利用亲水富集策略分析人血浆中N-糖基化蛋白及N-糖类型

蛋白质的N-糖基化是最重要的翻译后修饰之一,许多已知的血浆肿瘤诊断标志物及治疗靶标都是N-糖基化蛋白。针对血浆的糖蛋白质组研究有利于发现新的蛋白标志物。然而,血浆蛋白质浓度分布的动态范围非常宽,且同一位点上的糖链存在微观不均一性,影响了血浆中糖蛋白的鉴定效率。本文利用亲水材料ZIC-HILIC制备亲水富集柱分别对人血浆中的N-糖链和N-糖肽进行富集,并结合碱性反相色谱进行肽段的预分离和高准确度质谱分析,最终在健康人的血浆中鉴定到了299个糖基化蛋白、637个糖基化位点,并识别出31种不同的糖型。在这些鉴定到的糖基化位点中,新发现有107个N-糖基化位点(占总位点数的16.8%)。本方法操作简单,可以有效富集N-糖肽和N-糖,为在血浆中寻找糖蛋白和糖链生物标志物提供了可靠的手段。     

基于电喷雾电离质谱(ESI-MS)的丙酮稳定同位素标记对N-糖链的相对定量分析方法的研究

建立了一种基于电喷雾电离质谱的丙酮稳定同位素标记对N-糖链进行相对定量的研究方法. 与传统的PNGase F酶水解N-糖链的方法不同,采用非特异性蛋白酶Pronase E对N-糖蛋白进行处理,使N-糖蛋白被酶解为带有一个氨基酸的糖氨酸（Glycan-Asn）,为N-糖链引入了一个氨基活性基团,然后用丙酮对氨基进行标记. 用d₀/d₆丙酮对Ribo B标准糖蛋白的Pronase E酶解产物进行标记,考察了4对d₀/d₆丙酮标记的Glycan-Asn（Man₅～Man₈-Asn）在电喷雾电离质谱中的线性、动态范围以及重现性. 结果表明,在10倍动态范围内,相对定量方法有良好的线性关系（R=0.9981）和重现性（CV<8.7%）. 并将建立的方法应用于不同含量的鸡卵清白蛋白中,进一步验证了该方法的可行性. 研究结果表明,该方法能准确分析样品中N-糖链的含量,对不同样品中N-糖链进行相对定量. 该方法成本低廉,后处理方法简单方便,适于微量样品通量化分析,对差异糖组的研究有一定的意义.     

糖蛋白质组学中基于化学反应的富集方法研究进展

蛋白质糖基化是一种广泛存在的重要的蛋白质翻译后修饰,糖基化肽在总酶解肽中占的比例不超过5%,这使得糖肽的分离富集成为糖蛋白质组学研究发展的关键技术之一。在诸多糖蛋白质组富集技术中,化学方法是富集技术的主导,本文从化学反应的角度介绍糖基化蛋白质富集的技术进展。富集过程按照连接和释放分别讨论,在连接过程中,重点介绍硼酸化学法、肼化学法、胺化学法和肟点击法;在释放过程中,以N-糖蛋白的酶释放法和O-糖蛋白的β-消除法为主导,一并介绍了最新的氧化断裂释放的化学法。最后,讨论总体富集策略的发展现状。该文以糖蛋白富集的共价反应为核心,分析不同方法的优缺点以及各技术在糖蛋白质组学研究中的应用和贡献。     

半胱氨酸基麦芽糖修饰亲水硅胶的制备及其对糖肽的富集

糖蛋白与糖肽在复杂生物体系中丰度一般较低,为了在糖蛋白质组学研究中深入和全面分析鉴定糖基化位点与糖链,通常需要进行富集前处理操作。该文设计并合成了一种半胱氨酸基麦芽糖修饰亲水硅胶分离介质(Cys-Mal@SiO_2),将其装填入固相萃取柱中制备新型亲水固相萃取柱。在以人免疫球蛋白G酶解液为样品进行富集鉴定时,Cys-Mal@SiO_2鉴定糖肽的质谱信号强度和信噪比比半胱氨酸修饰硅胶(Cys@SiO_2)、麦芽糖修饰硅胶(Mal@SiO_2)和商品化ZIC-HILIC更高。在复杂的鼠肝蛋白质提取物的糖蛋白质组学分析中,Cys-Mal@SiO_2共鉴定出1 551条糖肽,属于466个糖蛋白的906个N-糖基化位点,比Cys@SiO_2和Mal@SiO_2鉴定糖肽数、蛋白质数和N-糖基化位点数分别多211、67、127个和289、76、193个。将Cys-Mal@SiO_2成功应用于低丰度糖肽的选择性富集与鉴定,在糖蛋白质组学研究中体现出良好的应用潜力。     

4-巯基苯硼酸修饰二维二硫化钼纳米复合材料的制备及其用于N-糖肽特异性富集

蛋白质的N-糖基化修饰在多种生物过程中发挥着至关重要的作用，近年来的许多研究证实异常的蛋白质糖基化与多种疾病的发生发展密切相关，表明糖基化蛋白质具有较大的潜力成为新的生物标志物或者药物靶标。在样本的处理过程中，对N-糖基化肽段进行富集分离后再进行质谱分析已经成为糖蛋白质组学分析前的必要步骤。但是，由于复杂生物样本中N-糖基化肽段的丰度低和离子化效率差等问题，通过质谱鉴定N-糖肽仍然是一项艰巨的任务。研究通过将纳米金线（Au）、4-巯基苯硼酸（4-MPB）与超薄二维二硫化钼（2D-MoS₂）进行反应，成功制备了一种用于富集蛋白质N-糖基化肽段的新型功能纳米复合材料（MoS₂/Au/4-MPB）。二硫化钼纳米材料的层状结构可以为反应提供大量的可修饰位点，便于修饰纳米金线；功能基团4-巯基苯基硼酸对N-糖肽具有高度的选择性，可以对生物样品中N-糖基化肽段进行特异性富集。使用标准蛋白人免疫球蛋白G（IgG）和牛血清白蛋白（BSA）胰蛋白酶酶切产物对新型功能纳米材料的N-糖基化肽段的富集性能进行评估，其灵敏度达到5 fmol，选择性达到1：1000。将其用于生物样品中N-糖基化肽段的富集，从50 μg尿液外泌体蛋白胰蛋白酶酶切产物中共富集鉴定出768个N-糖肽，归属于377个蛋白质。这些结果表明该新型功能纳米复合材料对复杂生物样品中N-糖肽的选择富集有着巨大的应用潜力，为糖蛋白质组的研究提供了一种新方法。     

肝素温度敏感色谱填料的制备与性能研究

利用自由基聚合法制备了含有聚(N-异丙基丙烯酰胺/N-丙烯酰氧琥珀酰亚胺)和肝素共聚物的温度敏感的亲和色谱填料; 通过热失重分析得到该填料表面聚合物的接枝率为9.45%; Elison-Morgan 法测定该填料表面的肝素含量为3.6mg/g. 将其用作HPLC 固定相, 分离苯和氢化可的松, 表明该色谱固定相具有温度敏感特性; 该色谱柱对凝血酶具有较强的亲和作用, 通过控制温度缩短了凝血酶的释放时间, 回收率为81.4%, 这为蛋白质的分离提供了一个快速有效的方法.     

基于质谱的蛋白质O-糖基化分析

蛋白质的O-糖基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰,它和N-糖基化一样是蛋白质糖基化修饰的主要形式。蛋白质的O-糖基化对蛋白质的结构功能有重要的影响,因此分析蛋白质的O-糖基化具有重要的生物学意义。蛋白质O-糖基化分析包含4个方面的内容:(1)鉴定O-糖基化蛋白质的种类;(2)鉴定糖基化位点;(3)鉴定糖链结构;(4)糖链的定量分析。由于缺少保守的O-糖基化氨基酸特征序列,缺乏通用的糖苷酶以及O-糖链结构的复杂性等原因,基于质谱的蛋白质O-糖基化的分析目前仍处于方法开发阶段。本文主要介绍基于质谱的O-糖基化蛋白质的分析方法学在近期取得的一些进展,包括以下4个方面:O-糖蛋白/多肽的富集、O-糖链的解离、O-糖链的结构分析及O-糖基化定量分析。     

基于质谱的蛋白质O-糖基化分析研究进展

蛋白质的O-糖基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰,它和N-糖基化一样是蛋白质糖基化修饰的主要形式。蛋白质的O-糖基化对蛋白质的结构功能有重要的影响,因此分析蛋白质的O-糖基化具有重要的生物学意义。蛋白质O-糖基化分析包含4个方面的内容:(1)鉴定O-糖基化蛋白质的种类; (2)鉴定糖基化位点; (3)鉴定糖链结构; (4)糖链的定量分析。由于缺少保守的O-糖基化氨基酸特征序列,缺乏通用的糖苷酶以及O-糖链结构的复杂性等原因,基于质谱的蛋白质O-糖基化的分析目前仍处于方法开发阶段。本文主要介绍基于质谱的O-糖基化蛋白质的分析方法学在近期取得的一些进展,包括以下4个方面:O-糖蛋白/多肽的富集、O-糖链的解离、O-糖链的结构分析及O-糖基化定量分析。     

基于固相萃取的微量糖蛋白糖基化修饰表征技术的建立

结合自制亲水固相萃取富集柱和生物质谱鉴定技术,实现了糖基化蛋白质核糖核酸酶B的糖含量测定、糖基化位点确认、聚糖富集及结构表征,以及不同糖型相对丰度分析。结果表明:其糖含量8.47%,糖基化位点为34位的Asn,糖链主要为5种高甘露糖型结构(Man5-9GlcNAc2)。所建立的HILIC富集技术,有利于针对微量生物样本,如生物工程药物糖蛋白及重要功能糖蛋白,开展位点特异性糖链结构解析,为糖蛋白质的药效或功能研究提供线索。     

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。     

基于SiO_(2)@Fe_(3)O_(4)的磁性纳米材料分离富集谷物中痕量黄曲霉毒素B_(1)北大核心CSCD

将SiO_(2)包覆的Fe_(3)O_(4)磁性纳米材料(SiO_(2)@Fe_(3)O_(4))表面偶联识别黄曲霉毒素B_(1)(AFB_(1))的抗体(Ab),用于特异性分离富集谷物中的AFB_(1),进而与高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)结合,用于大米、玉米和小麦中AFB_(1)的高效准确检测。采用微波辅助水热合成法制备得到Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒,并用100μL正硅酸乙酯(TEOS)对其进行SiO_(2)的包覆,得到SiO_(2)@Fe_(3)O_(4)磁性纳米材料,随后进行抗体的偶联得到Ab-SiO_(2)@Fe_(3)O_(4);以pH=7.4的磷酸盐缓冲液(PBS)作为富集缓冲液,加入8 mg Ab-SiO_(2)@Fe_(3)O_(4),在37℃下反应10 min进行AFB_(1)的分离富集,随后采用甘氨酸-盐酸(Gly-HCl)缓冲液对Ab-SiO_(2)@Fe_(3)O_(4)分离富集的AFB_(1)进行洗涤,将洗涤液氮吹后复溶,采用高效液相色谱-串联质谱法检测。在最佳条件下,方法检测AFB_(1)的线性范围为2~50μg/L,相关系数(R^(2))>0.99,检出限为0.04μg/kg,定量限为0.13μg/kg。在4个不同加标水平下,AFB_(1)在3种谷物基质中的加标回收率为76.21%~92.85%,RSD≤5.29%。大米、玉米和小麦等实际谷物样品中AFB_(1)的测定结果显示,在1个小麦样品和2个玉米样品中检出AFB1,其含量分别为0.38、0.13和0.47μg/kg,其他样品中并未发现AFB_(1)。方法将磁性纳米材料与HPLC-MS/MS相结合,实现了AFB_(1)的高效分离富集,富集材料成本低廉,储存性能好,在30 min内即可完成前处理过程,可在较短的时间内实现大批量样品的实际分析,在谷物中真菌毒素的检测方面具有良好的应用前景。     

基于TMT10-plex等量标记结合SMOAC富集磷酸肽的定量磷酸化蛋白质组性能评价

探索并建立了一种快速、 简便且高通量定量磷酸化蛋白质组的策略, 即采用连续互补的磷酸化富集方法SMOAC(Sequential enrichment of metal oxide affinity chromatography)结合TMT(Tandem mass tag)标记技术定量磷酸化蛋白质组学. 以3例经紫草素处理的及3例正常的人肝癌 HepG2 细胞为实验材料, 经Trypsin酶解后的肽段用TMT10-plex试剂进行等量标记, 标记肽段先经TiO₂富集, 收集包含磷酸化肽段的洗脱液, 接着用次氮基三醋酸铁(Fe-NTA)对TiO₂的流穿液和清洗液进行二次富集, 再次收集包含磷酸化肽段的洗脱液. 整个实验流程做2组, 对其中一组的2次洗脱液分别分析, 另一组的2次洗脱液合并分析. 在SMOAC的2次洗脱液合并分析中鉴定到4263个磷酸化蛋白上超过13000条磷酸化肽, 富集特异性>97%, 其中被定量的磷酸化蛋白为3848个, 占总鉴定量的90%以上. 研究结果表明, SMOAC 能够有效提高磷酸化肽段的鉴定效率, 且能与TMT等量标记试剂结合, 实现对少量蛋白样品的磷酸化蛋白定量分析.     

不同金属/适配体双功能复合磁性纳米材料的制备及其对外泌体的富集性能

外泌体作为一种细胞外囊泡,其内容物可以反映亲代细胞的重要信息,而自身也具有独特的结构,能够执行特征的生物学功能。基于外泌体的表面化学和生物学特征,制备了不同类型的金属/适配体(Apt)双功能复合磁性纳米材料,并将其应用于外泌体的富集纯化。将适配体和外泌体表面目标膜蛋白的特异性结合性能与以钛、锆为代表的金属氧化物和外泌体磷脂双层膜的特异性亲和作用结合,可极大地提高分离材料对外泌体的分离选择性和富集容量。分别以Fe₃O₄@Zr-MOFs、Fe₃O₄@Zr-Ti-MOFs和Fe₃O₄@TiO₂等金属有机框架(MOFs)/金属氧化物磁性纳米材料为基底,制备对应的双功能MOFs/金属氧化物-适配体复合磁性纳米材料Fe₃O₄@Zr-MOFs-Apt、Fe₃O₄@Zr-Ti-MOFs-Apt和Fe₃O₄@TiO₂-Apt,并进一步对不同材料的外泌体富集性能加以评价。以超速离心法提取的模型外泌体以及尿液为样品,对修饰相同质量适配体和不同含量金属氧化物的双功能材料的富集性能加以对比。将3种双功能磁性纳米材料应用于尿液外泌体的富集,得到的外泌体裂解后经质谱鉴定,分别得到233、343和832个外泌体蛋白。这一结果也表明双功能磁性纳米材料可以充分结合核酸适配体亲和的高选择性和金属氧化物的高富集容量优势,对于复杂生物样品中外泌体的快速、高效分离纯化具有潜在的应用价值,而针对材料制备和分离纯化方法的设计也为新型外泌体富集材料的设计提供了一条可行的新思路。     

Electron beam process for SO2 removal from flue gases with high SO2 content

Flue gases with high SO₂ concentration are emitted from different industrial processes, e.g. combustion of coal with high sulfur content, copper smelting and sintering plant. The application of the electron beam process for SO₂ removal from such flue gases was investigated. A parametric study was carried out to determine the removal efficiency as a function of temperature and humidity of irradiated gases, dose and ammonia stoichiometry. At the dose 11.5 kGy 95% SO₂ removal efficiency was obtained when the temperature and humidity of irradiated flue gases and ammonia stoichiometry were properly adjusted. The synergistic effect of high SO₂ concentration on NO_x removal was observed. The collected by-product was the mixture of (NH₄)₂ SO₄ and NH₄NO₃. The content of heavy metals in the by-product was many times lower than the values acceptable for commercial fertilizer.     

免疫磁珠富集净化-超高效液相色谱法同时测定陈皮中4种黄曲霉毒素

将ProtElut NHS(N-羟基丁二酰亚胺)偶联磁珠与抗黄曲霉毒素总量单克隆抗体偶联得到黄曲霉毒素总量免疫磁珠,其具有较好的分散性,良好的磁性能和特异的选择性。本文建立了陈皮中4种黄曲霉毒素的免疫磁珠富集净化,超高效液相色谱(UPLC)检测方法。样品经甲醇-PBS缓冲溶液(2:8, v/v)提取后用免疫磁珠富集净化,1 mL甲醇洗脱;经ACQUITY UPLC HSS T3 C₁₈色谱柱(100 mm×2.1 mm, 1.8 μm)分离,以水和甲醇为流动相梯度洗脱,采用汞/氙灯荧光检测器测定。实验结果表明,4种黄曲霉毒素在各自的线性范围内峰面积与其质量浓度线性关系良好,相关系数(r²)大于0.999;检出限(信噪比为3)为0.013~0.038 μg/kg,定量限(信噪比为10)为0.044~1.2 μg/kg;平均回收率为63.9%~115.0%,相对标准偏差为0.4%~14.2%,均符合痕量分析的要求。该方法简单快速、准确可靠,可用于陈皮中4种黄曲霉毒素的测定。     

磁纳米材料净化-超高效液相色谱-串联质谱测定猕猴桃中多农药残留

建立了基于磁性纳米材料的样品中多农药残留的快速前处理方法,并与超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）联用,构建了猕猴桃中52种农药及8种相关代谢物的定量分析方法。选择可有效去除猕猴桃基质中主要干扰源的磁性纳米材料--N-丙基乙二胺修饰的四氧化三铁（Fe₃O₄-PSA）和商品化C18吸附剂共同作为净化吸附剂,深入探讨了净化吸附剂用量对农药回收率的影响。结果表明,目标化合物在2~250 μ g/L范围内线性关系良好,在3个添加水平下的平均回收率为76.0%~121%,相对标准偏差不大于13.8%。与以非磁性材料为净化剂的QuEChERS方法相比,该方法处理等量样品时可节约样品前处理时间,展现出良好的应用前景。     

Organelle targetable fluorescent probes for hydrogen peroxide

The review summarized organelle target strategies, structures, fluorescence behavior and biological applications of H₂O₂ fluorescent probes with mitochondria, nuclei and lysosomes-targetable ability.     

纳米氧化锆沉积棉花纤维的制备及其在磷酸化多肽快速富集中的应用

采用液相沉积法在棉花纤维的表面成功沉积了纳米氧化锆颗粒,并将其装填在移液枪的吸头内,通过移液枪的抽吸实现对磷酸化多肽的萃取,萃取过程只需要2 min,方法简单、快速。该材料不仅可以从β-酪蛋白酶解物这种简单的体系中萃取出9个磷酸化多肽,还可以从物质的量比为1∶100的β-酪蛋白酶解物和牛血清白蛋白（BSA）酶解物混合物这类含有大量非磷酸化多肽的复杂样品中萃取出4种磷酸化多肽,且没有非磷酸化多肽被检出,表现出较好的萃取选择性。将该材料应用于人血清和脱脂牛奶这两种复杂实际样品的酶解物中磷酸化多肽的快速富集萃取,分别检测出5种和9种磷酸化多肽,均表现出较好的选择性。