蛋白质二硫键的敞开式离子源质谱分析研究

This proposal is to develop new ambient ionization method based on radical-ion reactions. Proposed investigation will include determination of protein disulfide bond. This study starts from characterization of coronal discharge during electrospray and desorption electrospray ionization methods. Based on the above results, protein disulfide bond will react with radicals produced during ionization process, and their unique reaction product will give information about the protein disulfide bond number, position and the peptide sequence protected by the disulfide bond. Furthermore, the proposal is also aiming at introduce radical-ion reaction into reactive ambient ionization, which will give insight to the further develop of the ambient ionization methods. This study can be easily commercialized, it also shows great potential on protomics investigation.

本项目拟设计和建立基于气相自由基/离子反应的敞开式离子源研究，拟将其应用于蛋白质的二硫键位置、数量的分析，以及被二硫键保护的多肽序列的解析。拟通过用光谱方法研究常规电喷雾以及解吸附电喷雾离子源产生的电晕放电并对其强度进行可控监测。在此基础上，通过调节相应的参数，实现同时产生气相自由基和气相分子离子，并在离子化的过程中，发生高度选择性的自由基与离子的化学反应，从而选择性的直接切断多肽及蛋白质分子离子中的二硫键，实现对蛋白质中二硫键相关信息的快速检测。同时，此计划还将自由基与离子的化学反应引入到大气压环境中，为提高敞开式离子源质谱分析方法的选择性和灵敏度提供了新的思路。本研究方案简单可靠，具有高选择性的特点，对于提高蛋白质分析中多肽序列解析覆盖率有很好的应用前景。

本研究计划建立基于气相中自由基－离子反应的新型快速质谱方法，将其用于敞开式质谱分析中，鉴定分析二硫键多肽和蛋白质中二硫键的位置和数量以及被二硫键保护的多肽序列信息等。利用该方法的高选择性化学反应，实现含有二硫键多肽和蛋白质的快速、痕量分析，并揭示自由基－离子反应在敞开式质谱分析中的规律。针对痕量生物分子质谱分析中相应难点问题，从敞开式质谱分析的角度提供新的研究思路和可能的解决方案。按照项目申请书本和计划书，本项目在研究内容、研究经费等多方面执行较为顺利。.除了完成原定计划之外，我们在研究思路上做了一定程度的修订，从研究手段和研究对象上继续对研究内容进行深挖，大大扩展了本项目研究的深度和广度。主要的拓展内容包括：1)将使用的研究手段从单一的感应纳升电喷雾方法扩展到了包括纸喷雾在内的多种方法，2)将研究对象从简单的二硫键多肽和蛋白序列分析扩展到了细胞内原位蛋白质相互作用以及单细胞内代谢物以及代谢通道研究。.因此，本项目的主要研究内容扩充后主要包括三个方面：1）二硫键多肽和蛋白质中二硫键位置和数量的鉴定；2）活体细胞内蛋白质的直接质谱解析；3）单细胞内代谢物以及代谢通道研究。其中项目的拓展部分，（2）（3）方面均取得突破性进展。.本项目共计发表了包括1篇Cell，1篇PNAS，1篇Chem. Sci.和5篇Anal. Chem.在内的共17篇SCI论文（均为通讯或共同通讯作者），培养了1名博士和2名硕士研究生，以及1名博士后，在读博士和硕士各一名。在原位质谱分析用于生命分析的研究领域取得原创性的突破。