氧杂蒽酮

创新进展近日，南京中医药大学单进军、谢彤团队在Analytica Chimica Acta（分析化学一区，IF: 6.558）正式发表了题为In-silico-library-based method enables rapid and comprehensive annotation of cardiolipins and cardiolipin oxidation products using high resolution tandem mass spectrometer的研究性论文。该文章基于Orbitrap高分辨质谱平台，创新性的通过计算机模拟方式，建立了心磷脂及其氧化产物的质谱谱库。凭借高分辨质谱平台的超高分辨率、亚ppm级质量精度，及Stepped NCE 高能碎裂模式（HCD）获得的丰富二级碎片信息，使得该方法获得模拟谱图与真实检测样本的谱图匹配一致性高。该创新分析方法的建立，对于解决以心磷脂及其氧化物为代表的、具有结构多样性及低丰度分析挑战的代谢物/脂质，进而研究其在疾病发生发展过程中的生物学效应，都有着广泛而深远的参考与借鉴价值，为探索全新的疾病生物标志物带来可能！（点击查看大图）文章赏析心磷脂（CL）是含有3-4个脂肪酰基侧链的独特磷脂。在真核生物中，它主要分布在线粒体内膜，占线粒体内膜磷脂总量的10-25%。心磷脂独特的锥状结构能稳定线粒体膜结构，参与维持线粒体正常的嵴形态。大量文献报道心磷脂参与细胞色素c、电子呼吸链蛋白的正常功能。异常的心磷脂含量、结构和心磷脂氧化会促使细胞凋亡并触发免疫炎症反应。在非靶向脂质组学研究中，发现并快速注释心磷脂及其氧化产物有助于探索心磷脂代谢在疾病发生发展过程中的生物学效应。然而，由于心磷脂及其氧化物的结构多样性及低丰度特征，给其分析鉴定带来极大的挑战。为了解决这一问题，团队在色谱和质谱条件优化的基础上，基于计算机模拟方法建立了心磷脂及其氧化产物的质谱谱库。谱库中涵盖了31578个单溶血心磷脂、52160个心磷脂以及42180个氧化型心磷脂的质谱谱图（谱图数据基于Q-Exactive-MS/MS质谱方法裂解模拟）。该模拟谱库具有较好的兼容性，且谱库中的模拟谱图与真实检测样本的谱图匹配度好，匹配度得分值高，并成功地运用于线粒体非靶向心磷脂表征以及人工氧化心磷脂的研究中。（点击查看大图）该研究列出了样品与模拟谱库的匹配结果，并附上了谱图相似性评分（所有模拟谱库的二级碎片和丰度均来源于标准品模拟）。在优化的色谱条件下，模拟谱库涵盖了三个常规前体离子[M-2H]2-、[M-H]-和[M+NH4]+的二级谱图，扩充了质谱谱库中心磷脂特异性谱图的数量。三种前体离子的模拟谱库谱图相似性评分较高，均表现出较好的匹配度，体现了该方法的优势。（点击查看大图）运用此方法，该研究对心、肝、脾、肺、肾、大脑、小脑、回肠、结肠、十二指肠以及Hep2、A549两种细胞系中的心磷脂进行了定性定量分析。为了评估匹配结果、验证该数据库的可靠性，对不同谱图相似性得分段的谱图数进行统计，结果显示谱图得分值均较高。在10种动物组织线粒体和细胞系样品中，一共鉴定出392种心磷脂。通过新建的计算机模拟心磷脂谱库，能够很好的区分样本中单溶血心磷脂和心磷脂，实现对复杂生物样本中心磷脂的准确测量。（点击查看大图）该研究还建立了心磷脂氧化产物的模拟谱库，并成功对小鼠心脏和肝脏线粒体中的氧化型心磷脂进行了归属。比较了两种人工氧化方式氧化产物的偏好，发现Fenton反应易于生成+O或者+2O的氧化产物，而过氧化叔丁醇的氧化反应倾向于产生+3O或者+4O的氧化产物。通过对氧化碎片个数的统计，发现占比最多的氧化碎片是C18-OH和C18-OOH，提示含有十八个碳的脂肪酰基更易被氧化。有趣的是，在过氧化叔丁醇的反应中，肝脏线粒体中的心磷脂似乎表现出更高的氧化产率，虽然没有进一步的验证，但是推测这种氧化效率的差异可能源于肝脏和心脏不同的代谢能力。团队介绍单进军，博士，教授南京中医药大学中医儿科学研究所副所长，江苏省儿童呼吸疾病（中医药）重点实验室副主任，南京中医药大学——UC Davis医学代谢组学联合实验室中方负责人。江苏省“333高层次人才培养工程”中青年学术技术带头人，江苏省“六大人才高峰”高层次人才选拔培养对象，NIH West Coast Metabolomics Center访问学者。研究方向：代谢组学与中医药；复杂疾病代谢调控机理及中药防治作用。先后主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、江苏省“333”工程科研项目和江苏省高校自然科学研究重大项目等课题；以第yi或（共同）通讯作者在Gut Microbes，Pharmacol Res，Anal Chim Acta，Phytomedicine和药学学报等国内外期刊发表学术论文60余篇；获国家发明专利3项；获教育部科学技术进步二等奖、世界中联中医药国际贡献奖-科技进步二等奖和江苏中医药科学技术奖一、二等奖。现为世界中联儿童医药健康产品产业分会常务理事兼副秘书长、世界中联儿科专业委员会常务理事、中华中医药学会中药实验药理分会青年委员, 中国中医药信息研究会儿科分会理事、中国研究型医院学会儿科学专业委员会青年委员，《世界科学技术-中医药现代化》杂志中青年编委。谢彤，博士，副教授研究方向：运用代谢组学/脂质组学技术研究（1）呼吸疾病发病机制及中药干预作用；（2）中药复杂组分的体内外物质基础研究；（3）药物安全性。如需合作转载本文，请文末留言。

封面故事：阿片类物质依赖性在慢性疼痛中起着作用 　　Constitutive &mu -Opioid Receptor Activity Leads to Long-Term Endogenous Analgesia and Dependence 　　据一项新的研究报道，身体在损伤后对自然的、阻断痛觉的阿片类物质的依赖可能促成了慢性疼痛的出现。阻断机体对阿片类的过度使用可能会阻止急性疼痛向慢性疼痛的转变。在损伤时，机体通过释放阿片物质来阻断痛觉，没有这一过程，在手术或其它创伤性损伤之后所经历的急性疼痛将会更为严重。没有人知道慢性疼痛到底是如何产生的，且没有可供阻止慢性的治疗存在。为了探索阿片类物质在慢性疼痛中的作用，Gregory Corder及其同事在小鼠的爪子中制造了炎症，让疼痛样行为在数天至数周中(在小鼠的天然阿片类物质的帮助下)自然消退，并接着给予小鼠阿片类受体阻滞剂。这些阿片类阻滞药物复现了与疼痛相关的行为以及在这些小鼠脊髓中的疼痛神经元的激活，即使注射是在受伤之后长达6个月时。进一步放大时，研究人员发现了一种叫做&mu -阿片样受体(MOR)的可介导长时间疼痛抑制的特别的阿片样受体。在患有慢性疼痛的小鼠中，MOR似乎被卡在一个持续&ldquo 打开&rdquo 的状态。令人惊讶的是，当给予一种阿片类阻滞剂时，这些小鼠表现出了如发抖和震颤等阿片类戒断的经典体征(类似于当停服阿片类药物时在成瘾者中所见的情形)。没有接受阿片类阻滞剂以破坏自然镇痛的小鼠不会表现出这一行为。研究人员发现，阻断MOR不但快速启动了疼痛及疼痛的传输，而且还产生了一种在脊髓中发现的已知会促成成瘾及慢性疼痛的关键性的蛋白质&mdash &mdash I型腺苷酸环化酶。总之，这些结果提示，尽管MOR可以在受伤后让急性疼痛得到控制，但它也能造成机体对其自身的阿片类物质变得依赖，而这会促成慢性疼痛的形成。(DOI: 10.1126/science.1239403) 　　涉及另外一个阿尔茨海默氏症受体的研究 　　Human LilrB2 Is a &beta -Amyloid Receptor and Its Murine Homolog PirB Regulates Synaptic Plasticity in an Alzheimer&rsquo s Model 　　研究人员发现了一种在小鼠脑中的叫做PirB的受体，它能与&beta -淀粉样肽(它与阿尔茨海默氏症有关)结合并引起神经元缺陷。鉴于他们的发现，他们提出，其在人类中的对等物&mdash &mdash 一种叫做LilrB2的受体&mdash &mdash 可能是一个良好的治疗目标。Taecho Kim及其同事知道，受损的眼优势可塑性或ODP是在小鼠的阿尔茨海默氏病模型中最早出现的不足之一。他们也知道，PirB&mdash &mdash 它在传统上以其在免疫系统中的功能而出名&mdash &mdash 还在ODP的维持中扮演着一个核心的作用。(ODP指的是脑中致力于视觉的资源因应改变的视觉输入而进行的重新分配。)因此，研究人员用&beta -淀粉样蛋白的一个片段来研究该受体并发现，缺乏PirB的小鼠不会经历记忆缺陷及退化的ODP--而后者折磨着其它的该疾病模型小鼠。他们的观察提示，&beta -淀粉样蛋白与PirB的结合导致了一种叫做丝切蛋白的蛋白质&mdash &mdash 丝切蛋白控制着肌动蛋白的装配&mdash &mdash 表达的增加，而这一过度表达最终导致了神经元内削弱的细胞骨架以及其树突棘的丧失。这些发现意味着LilrB2受体促成了人类中的阿尔茨海默氏症，而阻断其功能可能会揭示新的治疗方法。由Iryna Benilova 和 Bart De Strooper撰写的一则《观点栏目》文章更为详细地解释了这一研究。(DOI: 10.1126/science.1242077) 　　是什么使得最深源的地震如此之深 　　Energy Release of the 2013 Mw 8.3 Sea of Okhotsk Earthquake and Deep Slab Stress Heterogeneity 　　为了帮助地震学界更好地理解究竟是什么引起了难以捉摸的深源地震，科学家们研究了迄今为止所记录的最大的深源地震所释放的能力。该事件是一个去年在鄂霍次克海下方发生的矩震级为8.3的地震，鄂霍次克海是位于西太平洋区域的一个水体。与大多数的地震&mdash &mdash 它们发生的深度不超过地壳下几十公里&mdash &mdash 不同，这一地震是在下方约609公里处爆裂的。为了更好地理解其形成，Lingling Ye及其同事利用了现代仪器在102个不同的记录站记录了从鄂霍次克海地震及其余震的能量释放的数据。他们接着应用这一信息来确定应力降或跨越该事件发生的地球深部板块断层的应力变化。Ye及其同事在这个板块中发现了应力水平显著的异质性 例如，在主要事件与最大的余震之间存在的应力水平的重大变动。这一异质性可能是由地幔中存在着中间散布着较硬、较强土壤的脆性片块造成的。文章的作者说，由于该地震造成了沿着一个长逾180公里的断层撕裂，它沿途遭遇了这一结构上的异质性--脆性及坚强的区域，而这导致了应力的大规模释放。他们提示，在该板块中的强与弱区域的分布与控制鄂霍次克海地震事件的引人注目的深度有关。他们的研究帮助解答了有关深源地震动力学的长期存在的问题。(DOI: 10.1126/science.1242032) 　　好奇号探测器报告：没有甲烷 　　Low Upper Limit to Methane Abundance on Mars 　　来自好奇号探测器的新数据表明，在火星上仅存在着痕量的甲烷 好奇号探测器自它在2012年8月登上该红色行星之后一直在对火星的表面及大气进行着研究。在过去的十年中，研究人员报告了火星大气中有气&ldquo 团&rdquo -- 但是，由于那些是从地球或轨道卫星(且由于甲烷可以是生物活性的一个标志)上所做的报告，因此这些断言仍然是有争议的。然而现在，Christopher Webster及其同事分析了由好奇号探测器上的可调谐激光光谱仪所做出的检测 他们说，在火星大气中目前可以存在的大多数的甲烷在体积上只占了10亿分之1.3。这一测量比先前的估计低了约6倍，且它大大降低了火星微生物(由表面之下的细菌)性甲烷产生的几率。据研究人员披露，它也限制了火星上因地质原因产生的甲烷量或从另外的天体所引进的甲烷量。(DOI: 10.1126/science.1242902)

二维过渡金属碳化物和氮化物（MXenes）在层间距扩展、表面终止改性和成分结构构建方面的持续和大量探索引起了储能领域的极大兴趣。然而，由于对MXenes的配位化学缺乏基本的理解，它们的使用仍然受到严重阻碍。近日，山东大学冯金奎教授通过一种新的单点蚀刻策略，制备了具有可调控配位化学的分级多孔N-掺杂碳包覆的无氟Ti3C2Tx。通过高角度环形暗场扫描透射电子显微镜和X射线光电子能谱，作者确定了通过相位重建操纵的与N配位的Ti。此外，此外，明显观察到分级多孔氮掺杂碳（HPNC），其导致材料表面积的成倍增加，这源于微孔和中孔的显著增加。结果，Ti与N配合的结构协同效应和HPNC提高了结合能，减少了加速氧化还原动力学的能量障碍，并促进了多硫化锂的物理固定化。上述MXenes改性的隔膜赋予锂硫电池0.5 A g-1下889.5 mA h g-1的可逆容量，循环100次后容量保持率为79.5%。总的来说，这项工作提供了一种新的和通用的蚀刻策略，即直接合成具有可调谐配位化学的无氟MXene，以探索结构和电化学特性之间的相关性。文章要点：1. 这项工作通过基于新型室温熔融盐（1-Butyl-3-methyl-1H-imidazol-3-ium tetrachloroferrate (III), RTMS）的一锅蚀刻策略，操纵了具有可调谐配位化学的分级多孔N型碳包覆的Ti3C2TxMXene（Ti-N-Ti3C2Cl-C）。2. 通过粉末X射线衍射（PXRD）、高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）和X射线光电子能谱（XPS）鉴定了这种通过相位重构实现的Ti和N之间的独特协调结构。同时，在其表面明显观察到层次分明的多孔氮掺杂碳（HPNC），由于微孔和中孔的大量增加，使材料表面积增加了数倍。3. 通过实验和密度泛函理论（DFT）验证，Ti与N的配位结构提高了结合能并降低了能垒，加速了多硫化锂（LiPSs）的氧化还原动力学，而HPNC以及柔性屏蔽不仅缓解了Ti3C2TxMXene层的重新堆积，还提高了LiPSs的物理固定性。4. 此外，Ti-N-Ti3C2Cl-C修饰的隔膜使锂硫电池（LSBs）实现了优异的电化学性能，这确保了这种有前景的材料在能源转换和存储领域的应用。图1 材料制备示意图2 材料表征图3 对多硫化物的吸附与催化图4 锂硫电池性能