亲水相互作用色谱结合串联质谱多重碎裂模式在完整糖肽研究中的应用

蛋白质的糖基化修饰在生理及病理过程中发挥着重要作用。由于技术条件的限制,传统的糖蛋白分析方法中,通常分别鉴定蛋白质和糖链两者的结构,而忽略了蛋白质与糖链的连接关系。本研究旨在以完整糖肽作为检测对象,对糖肽中肽段序列和糖链结构的同步解析。采用亲水相互作用色谱对完整糖肽进行分离纯化,联合生物质谱中碰撞诱导解离(CID)、高能诱导解离(HCD)、电子转移解离(ETD)等裂解模式,对完整糖肽的糖基化位点、糖链结构、肽段序列等进行全方面的解析。结果表明,亲水相互作用色谱中样品与填料比1∶50可有效富集糖肽,采用30%CID能量,主要产生糖苷键断裂的碎片,为糖链的结构组成分析提供了线索;采用25%HCD能量,在低分子量区域提供了糖链的特征离子信息,并产生明确的糖肽Y1特征离子;ETD保留了完整的修饰基团而产生肽段骨架的断裂,可以提供有效的肽段序列信息。本研究结合亲水相互作用色谱与质谱仪中的多种碎裂方式,为完整糖肽的结构解析提供了一种快速、有效的研究方案。     

伴刀豆球蛋白亲和色谱柱的制备及其在糖蛋白核糖核酸酶B结构分析中的应用

通过对硅胶基质进行化学改性键合伴刀豆球蛋白(Con A),制备了对糖蛋白具有特异亲和作用的亲和色谱固定相;该固定相非特异性吸附弱,对于糖蛋白和糖肽的分离效果良好。对亲和色谱的分离条件进行了优化,以标准糖蛋白核糖核酸酶B(RNase B)为模型,对其进行了纯化;用糖苷酶切除糖链,并对切除糖链前后的RNase B用胰蛋白酶酶解;用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)对亲和色谱分离得到的糖蛋白、糖链及糖肽进行了分析,确定了RNase B的一级结构、糖含量、糖基化位点及糖连接方式。该方法快速准确,适于糖蛋白和糖肽的分离表征。将其应用于血清中糖蛋白及酶解后血清中糖肽的分离富集,取得了很好的效果。     

基于Endo-M N175Q糖链转移反应与丙酮富集糖肽的LC-MS分析糖蛋白N-糖链

基于化学酶标记和丙酮富集糖肽方法,建立了一种可靠、有效、简单的糖蛋白N-糖链分析方法。以唾液酸糖肽(SGP)为模型糖肽,比较了样品中丙酮加入量对SGP的富集效果,最终选择加入样品体积5倍量的丙酮。用丙酮富集经胰蛋白处理的核糖核酸酶B(RNase B)酶解液中的糖肽,以富集分离得到的糖肽(糖基供体)和PDPZ-Boc-Asn-GlcNAc(糖基受体)作为酶反应底物,进行Endo-M N175Q的转糖基反应,得到PDPZBoc-Asn-GlcNAc-N-糖链标记物。采用YMC C18色谱柱为分析柱,10 mmol/L甲酸铵-乙腈为流动相梯度洗脱,经液相色谱-串联质谱(LC-MS)检测得到5种高甘露糖型糖链。结果表明,丙酮可有效地富集大量肽和少量糖肽混合溶液中的糖肽,Endo-M N175Q可将天然糖肽的糖链转移到PDPZ-Boc-Asn-GlcNAc受体上。将该方法应用于胎球蛋白N-糖链分析,检测到5种复杂型N-糖链。该研究为各种糖蛋白N-糖链检测提供了新的分析方法。     

基质辅助激光解吸电离质谱和电喷雾电离质谱在辣根过氧化物酶糖肽结构分析中的应用

糖链结构的质谱解析是今后糖蛋白分析中的重要研究内容,其中完整糖肽的分析,由于可以同时获得糖基化位点和对应糖链的结构信息,更具有重要意义和研究前景。本工作对质谱软电离技术在完整糖肽分析中的应用进行了研究,其中包括了基质辅助激光解吸电离(matrix-assisted laser desorption ionization, MALDI)和电喷雾电离(electrospray ionization, ESI)技术。通过平行使用两种串联质谱(tandem mass spectrometry, MS/MS)分析策略: MALDI-MS/MS和ESI-MS/MS对目标糖蛋白——辣根过氧化物酶进行分析,并讨论了其互补性。结果表明,MALDI和ESI技术各有优劣,结合串联质谱分析,可获得糖肽的糖链结构信息;两条路线互补使用,在揭示蛋白质糖基化修饰(位点和结构)的研究中十分必要。     

人血清Alpha-1-酸性糖蛋白的糖基化分析

获取真实准确的蛋白质糖基化信息是全面了解糖基化修饰生物学功能的前提.针对简单蛋白质的糖基化分析通常采用反相高效液相色谱-串联质谱技术在肽的水平上对糖基化信息进行采集和解析.本文以人血清Alpha-1-酸性糖蛋白(AGP)酶解液为对象,发展了一套简单有效的蛋白质糖基化分析方法.本方法分为三个步骤,第一步是建立糖肽的理论m/z值表;第二步是获取糖蛋白酶解液的LC-MS谱图,并将每一个色谱峰中所包含糖肽的实际m/z值与理论m/z值进行人工匹配;第三步是对每个色谱峰的糖肽结构归属进行LC-MS/MS验证.采用本方法,我们从AGP酶解液中共鉴定出172条糖肽.与单独采用Survey模式的方法相比,本方法能够显著提高糖肽的覆盖率.     

电喷雾质谱法研究谷胱甘肽与L型芳香性氨基酸非共价复合物

为探索谷胱甘肽和L型芳香性氨基酸的非共价相互作用, 将一定化学剂量比的还原型γ-谷胱甘肽分别与L型芳香性氨基酸(包括苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸)在室温和生理pH条件下混合后, 温育1 h, 生成非共价复合物, 并使反应完全. 电喷雾质谱测量结果揭示谷胱甘肽和L型芳香性氨基酸反应可以生成非共价复合物. 在二级串级质谱MS2测得的复合物碎片离子峰中, 除芳香性氨基酸离子峰外, 还包括谷胱甘肽及其它再次碎裂产生的b2和y2碎片离子, 进一步确认了非共价复合物的形成. 紫外光谱也证实了电喷雾质谱的实验结果. 为避免严重的离子化效率差异和质谱信号的相互抑制作用, 定量评估了谷胱甘肽和酪氨酸的相互作用, 结果显示反应物的初始浓度应该选择在5×10-5~3.00×10-4 mol/L范围内. 用质谱滴定法测定了谷胱甘肽与3个芳香性氨基酸非共价复合物的解离常数, 结果表明, 谷胱甘肽复合物的稳定性按Tyr, Trp和Phe次序依次增大.     

N2+2离子在线偏振和圆偏振强激光场中的解离

基于N+离子的飞行时间质谱, 研究了N2+2离子在线偏振和圆偏振强飞秒激光场中(45 fs, 5×1015-1×1016 W·cm-2, 800 nm)的解离. 通过对N+离子质谱和平动能的分析发现, N2+2离子在线偏振光和圆偏振光作用下具有不同的解离方式. 在线偏振光下, N2分子在平衡核间距RE处发生次序双电离生成N2+2离子, N2+2离子解离所释放的能量能够用单光子跃迁模型来解释. 而在圆偏振光下, N2分子首先电离生成N+2离子, N+2离子在核间距增大到临界核间距RC(>RE)时, 进一步被电离从而发生解离, 此时解离所释放的能量可以用库仑推斥模型来解释.     

谷胱甘肽与D型氨基酸非共价复合物的质谱

为了研究谷胱甘肽和D型氨基酸的非共价相互作用, 将一定化学剂量比的还原型谷胱甘肽与D-苯丙氨酸、D-组氨酸或D-谷氨酰胺在室温下混合后, 温育1 h, 使反应达到平衡. 电喷雾质谱测量结果表明, 在生理pH条件下, 谷胱甘肽可以和D 型氨基酸经反应生成非共价复合物. 串级质谱中的碰撞诱导解离(CID)以及紫外光谱进一步确认了非共价复合物的生成. 为了避免严重的离子化效率和质谱信号相互抑制作用, 对谷胱甘肽和D-谷氨酰胺的相互作用作了定量的评估. 配制一系列不同初始浓度的谷胱甘肽和D型氨基酸的混合溶液, 并用电喷雾质谱测定混合溶液中不同质点的质谱峰强度, 计算了谷胱甘肽与三个D型氨基酸结合形成的复合物的解离常数. 计算结果表明, 谷胱甘肽可以和D型氨基酸结合形成不同键合强度的非共价复合物, 其稳定性按照D-谷氨酰胺、D-苯丙氨酸、D-组氨酸的次序逐渐增大.     

碱金属离子对甘氨酸五肽气相解离过程的影响

为了获得更多的多肽结构信息,采用结构简单的甘氨酸五肽(简写为GGGGG或G5)作为模型,研究了碱金属离子(Li+、Na+、K+、Rb+)对甘氨酸五肽GGGGG气相解离过程的影响.将一定化学计量比的甘氨酸五肽分别和四种碱金属盐溶液混合后,静置10h,使反应达到平衡.电喷雾质谱结果表明,四种碱金属离子均可以在溶液中与甘氨酸五肽形成非共价复合物,其中主要组分为碱金属离子与G5配合比为1:1和2:1的非共价复合物.质谱碰撞诱导解离(CID)时的碰撞能量为25eV.气相碰撞诱导解离实验结果表明,在配合比为1:1的复合物中,其碎片化程度按照Li+、Na+、K+、Rb+的次序依次减小,Rb+的复合物碎裂过程中生成了不常见的c、z离子;在配合比为2:1的复合物中,其碎片化程度按照Li+、Na+、K+、Rb+的次序依次增大.与1:1的非共价复合物相比,Na+、K+、Rb+的2:1复合物的气相解离显得更加容易.除Li+外,两个碱金属离子对G5的活化能力明显较单个碱金属离子强,它们可以诱导多肽在更多位点断裂,生成更多类型的碎片离子.     

大气环境中的水分子团簇分布和H＋(H2O)n (n＝4～16)离子的解离

报道了用质谱学方法首次测得的大气中各种水的团簇分布情况. 表明在室内大气环境下, 水主要是以几个至几十个水分子所组成的分子团簇的形式存在, 且团簇的分布与空气湿度, 即水在空气中的分压有关. 实验中, 除观测到空气中也存在前人已报道过的具有笼状结构的H＋(H2O)21外, 还观测到其他几种较稳定结构的水的团簇, 即H＋(H2O)4, H＋(H2O)10和H＋(H2O)15. 实验中所测得的水分子团簇分布结果与使用的离子源以及质量分析器种类无关. 我们还用碰撞诱导解离(CID)的方法研究了H＋(H2O)n (n＝4～16)离子的碰撞解离产物, 结果表明, 对于H＋(H2O)n (n＝4～16)的离子, 其较稳定的离子的碰撞解离产物均为H＋(H2O)n (n＝4～6). 我们还进一步研究了H＋(H2O)10离子的碰撞解离产物与碰撞气体(即Ar气)密度的关系, 得到了碰撞气体密度与碰撞解离产物分布的关系.     

脂肪胺分子离子及质子化脂肪胺分子的碎裂反应

应用碰撞诱导解离(CID)技术研究了电子轰击方法产生的脂肪胺分子离子和化学电离方法产生的质子化脂肪胺分子的碎裂反应。质子化脂肪胺碰撞活化后的主要碎裂通道包括丢失C_XH_(2X)、C_XH_(2X 1)、C_XH_(2X 2)单元及NH_3和生成[C_yH_(2y 1)]及CH_3CH=NH_2~ 离子。脂肪胺分子离子碰撞活化后的主要碎裂通道是丢失C_XH_(2X)、C_XH_(2X 1)及NH_3和生成[C_mH_(2m-1)]~ 、CH_2NH_2~ 及CH_3CHNH_2~ 离子。随着碰撞能的增加,远电荷碎裂反应和电荷诱导碎裂反应之间竞争引起产物离子的的分布发生变化,如[C_mH_(2m-1)]~ 和[C_yH_(2y 1)]~ 离子。自由基机理可以解释质子化脂肪胺分子的远电荷反应。分子内氢抽取可以解释脂肪胺分子离子的碎裂反应。     

Mass spectrometry in the structural analysis of flavonoids

Flavonoids are very common and widespread secondary plant metabolites. They have a wide range of biological and physiological activities and serve as chemotaxonomic marker compounds. Therefore, they have been extensively investigated both in the past and during recent years. The interest in them is still increasing. In the search for new compounds, and also in quality control, there is a need to have reliable methodology for the analysis of flavonoids. Mass spectrometry can make an invaluable contribution because of its high sensitivity, possibilities of coupling with liquid chromatography and the availability of powerful tandem mass spectrometric techniques. A review of currently available mass spectrometric methodology used in the structure elucidation of flavonoids is presented. Sample preparation, liquid chromatographic/mass spectrometric analysis and tandem mass spectrometric procedures for the characterization of flavonoid aglycones, O-glycosides, C-glycosides and acylated glycosides are considered.     

Comparison of CID versus ETD‐based MS/MS fragmentation for the analysis of doubly derivatized steroids

Electrospray ionization coupled with collision‐induced dissociation (CID) and tandem mass spectrometry (MS/MS) is a commonly used technique to analyze the chemical composition of steroids. However, steroids are structurally similar compounds, making it difficult to interpret their product‐ion spectra. Electron transfer dissociation (ETD), a relatively new technique for protein and peptide fragmentation, has been shown to provide more detailed structural information. In this study, we compared the ability of CID with that of ETD to differentiate between eight 3,20‐dioxosteroids that had been derivatizated with a quaternary ammonium salt, Girard reagent P (GirP), at room temperature or after exposure to microwave irradiation to generate doubly charged ions. We found that the derivatization of steroid with GirP hydrazine occurred in less than 10 min when the reaction was carried out in the presence of microwave irradiation compared to 30 min when the reaction was carried out at room temperature. According to the MS/MS spectra, CID provided rich, structurally informative ions; however, the spectra were complex, thereby complicating the peak assignment. In contrast, ETD generated simpler spectra, making it easier to recognize individual peaks. Remarkably, both CID and ETD were allowed to differentiate of steroid isomers, 17α‐hydroxyprogesterone (17OHP) and deoxycorticosterone (DOC), but the signature ions obtained from CID were less intense than those generated by ETD, which generated much clearer spectra. These results indicate that ETD in conjunction with CID can provide more structural information for precise characterization of steroids. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

高灵敏度纳喷雾正交飞行时间质谱法

研制了纳喷雾离子化技术与正交飞行时间质谱的联用接口,在电场力的作用下 ,样品流速约为30nL/min,40nmol/L细胞色素c溶液的单张图谱样品消耗量为0. 02amol、检测限约为0.8～1.2zmol.由于纳喷雾离子化技术的离子化机理与常规离 子化方法有所不同,由母液滴裂解成能被直接检测的液滴的步骤少,因此能增加检 测的灵敏度,特别适合于分析多糖类分子。通过分析SBE-β-CD获得了较满意的结 果。另外还分别对agiotensin I进行了源内CID实验和对细胞色素c的胰酶酶解图谱 进行分析,对所有酶解的多肽混合物离子作了归属。证明纳喷雾技术是一种高灵敏 度,且适合于分析复杂基质环境及微量样品的技术。     

A novel sample preparation method of matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry for polystyrene

A novel sample preparation method of matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry for polystyrene was reported. Compared to the conventional dried-droplet method, the efficiency of ionization and signal intensity of mass spectra were improved. The mechanism was also analyzed.     

Operation of an academic open access mass spectrometry facility with particular reference to the analysis of synthetic compounds

Open access mass spectrometry now provides the opportunity to move this spectroscopic method to the beginning of the analytical chain, a place formerly the exclusive province of NMR and TLC. To date this transition has been occurring in industrial settings but there has been less change in the academic environment. This paper provides one blueprint for setting up such a facility, primarily in support of organic synthesis but also for the use of biological scientists. The open access format used at UCI utilizes four instruments: an ESI-TOFMS system used in the flow injection mode, two GC/MS systems (one in EI and one in CI) and a MALDI-TOFMS system. The first three instruments have autosamplers and open access software whereas the MALDI system has a fully automated plate handling interface. This level of automation allows access to the instruments by a user community of more than 100 users, day or night. The decisions made in setting up these instruments were based on a 'keep it simple' philosophy, given the fact that the primary type of data of interest is the molecular mass of the analyte and that data are required for a very wide range of structures.     

激光解吸电离飞行时间质谱下的银簇行为

近年来,对金属簇的研究已成为化学与物理学中最活跃的研究领域之一［１］．金属簇被认为是介于单个原子与固体之间的中间相［２］．深入地研究其结构、形成机理及物理与化学行为,对于寻找新的催化剂［３］,重新认识气相化学与凝聚相化学的关系［４］,都有非常重要的意...     

MALDI-TOF MS测定多肽类聚合物相对分子质量的条件优化

本文用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱来测定多肽类聚合物的相对分子质量,对基质、溶剂以及添加阳离子条件进行了优化。     

应用基质辅助激光解吸质谱快速分析重组水蛭素产物的纯度与分子量

利用MALDI－TOF－MS测定了具有抗凝血活性的水蛭素基因重组产物（rHV-2)的纯度和分子量，实验测定结果与理论计算值一致，证明此基因重组产物的一级结构是正确，在表达，复性和纯化的过程中没有氨基酸的选择，变异和修饰。