质谱乙酰化分子量

近期，中科院合肥研究院智能所黄青研究员课题组利用红外和拉曼光谱识别赖氨酸乙酰化特征，为生物系统中蛋白质乙酰化结构分析提供了理论和实验基础。相关研究成果发表在国际光谱专业期刊Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy上。 乙酰化是生物学中常见且极其重要的蛋白质修饰，在细胞代谢中都起着关键性的调节作用。蛋白质乙酰化有两种方式，一是赖氨酸残基特有的乙酰化，二是多种氨基酸残基都可发生的N-末端乙酰化。目前一般用N-末端乙酰转移酶来标记判断赖氨酸残基是否发生乙酰化，但该方法的准确性仍存在争议。在分子水平识别蛋白质乙酰化是目前研究挑战之一，其关键是对赖氨酸的乙酰化进行准确定位表征，由此获得清晰和系统的认识。 针对这种情况，研究团队通过红外和拉曼光谱实验以及密度函数理论(DFT)计算，系统地研究L-赖氨酸三种乙酰化类型(、和)的结构变化及相应的振动光谱特征，发现酰胺基、羧基等基团的红外和拉曼特征谱带能用于有效识别不同的乙酰化类型。换言之，从红外和拉曼光谱特征即可判断赖氨酸是否乙酰化，也可判断赖氨酸发生了 乙酰化，还是 乙酰化，或者同时乙酰化。同时，研究团队对乙酰化的振动光谱识别策略在多肽模型中也得到验证。基于此，该项研究工作提供乙酰化赖氨酸的振动模式解析，并提出赖氨酸乙酰化的光谱识别和新的表征方法，为生物系统中蛋白质乙酰化结构分析提供了理论和实验基础。 　　该研究工作得到了国家自然科学基金和安徽省自然科学基金的资助。赖氨酸和三种乙酰化赖氨酸的分子结构Lys-G4多肽及其赖氨酸残基乙酰化的理论计算红外光谱(红色为乙酰基，蓝色为乙酰基)

细胞中的信号转导在很大程度上依赖于蛋白质氨基酸侧链的翻译后修饰状态。当翻译后修饰发生在不同位点、占据不同比例和产生多样的修饰组合，这会使得同一个底物蛋白被“装扮”成了构象、功能、结合伴侣、定位存在巨大差异的蛋白质变体。这激发了研究者们研究蛋白质翻译后修饰的热情。近年来，人们对经典的翻译后修饰如磷酸化、糖基化、乙酰化、泛素化、甲基化等已经有了深入了解。然而，有趣的是在赖氨酸残基上仍旧不断有新的酰化修饰如巴豆酰化、丁酰化、丙二酰化、琥珀酰化被发现。同样在赖氨酸残基上，2019年芝加哥大学赵英明教授课题组首次报道了在组蛋白上发现了乳酰化，并且证明组蛋白乳酰化修饰是由乳酸衍生而来的，该修饰在不同的生物学场景中具有和组蛋白乙酰化不重叠的转录调控功能。这无疑是解答了细胞是如何感知代谢变化、启动转录调节机制的一项重要发现。但是有趣的问题尚待解答：乳酰化是一种广泛存在于人类细胞、组织中的翻译后修饰吗？乳酰化可能发生在人类非组蛋白的赖氨酸残基上吗？非组蛋白的乳酰化修饰水平如何，是否具有生物学调控作用？为了解答这些问题，中国药科大学郝海平/叶慧团队联合南京中医药大学王南溪教授进行了探索。他们的最新研究成果Cyclic immonium ion of lactyllysine reveals widespread lactylation in the human proteome于2022年6月27日发表在Nature Methods。该工作首次鉴定并确证了携带乳酰化修饰赖氨酸的多肽所产生的特征环状亚胺离子，应用该离子从现有的非富集、大规模的人类蛋白质组数据资源中挖掘出全新的乳酰化修饰底物蛋白和位点的信息，并通过向代谢酶定点引入乳酰化修饰，初步确证了乳酰化发生在人类的非组蛋白底物上同样具有重要的调控功能。该研究的灵感来自于对蛋白组翻译后修饰研究的规律总结：磷酸化、乙酰化等翻译后修饰均可产生具有诊断意义的特征离子。乳酰化修饰是否也会产生诊断离子？为了验证此猜想，该团队提出在共享的海量人类蛋白质组数据库中探究乳酰化修饰是否存在新的底物。然而，从非富集的蛋白质组数据中检索修饰位点的假阳性率极高，若能发现修饰特异性的特征离子则能通过谱图筛选，显著降低赖氨酸位点存在修饰的假阳性率，揭示真实的修饰靶标，指导后续的生物学功能探索。基于此需求，该团队通过合成和研究模型乳酰化肽段的谱图，首次发现了携带乳酰化修饰赖氨酸的多肽在质谱碰撞室中经过二级断裂会形成链状亚胺离子，该离子经过脱氨环化再形成次生碎片——环状亚胺离子。该团队通过分析化学修饰和生物样本中富集出的阳性乳酰化肽段，再以近十万条人类蛋白质组的非修饰合成肽段谱图作为阴性对照，确证了环状亚胺离子指征乳酰化修饰的灵敏度和特异性，能作为判定数据库搜索获得的乳酰化修饰新位点的金标准。基于该诊断离子策略，研究者从现有的非富集、大规模人类蛋白质组数据资源中挖掘了大量全新的乳酰化修饰底物蛋白及其位点的信息，特别是从2020年Nature Methods[7]发表的多种人类细胞系的蛋白质组热稳定性Meltome Atlas数据资源里发现乳酰化修饰高度富集在糖酵解通路代谢酶这一现象。其中，乳酰化修饰的代谢酶ALDOA在多种人类肿瘤细胞系中具有保守性且修饰占位比高，引发了乳酰化修饰能调节代谢酶活性等功能，进而调控糖酵解通路的猜想。郝海平、叶慧团队进一步联合王南溪课题组，利用先进的化学生物学技术——基因密码子扩展技术，首次实现向靶蛋白ALDOA定点引入乳酰化修饰，发现修饰后酶活性显著降低，揭示了乳酸蓄积后，通过共价修饰糖酵解通路中上游代谢酶，抑制糖酵解活跃度的反馈调节机制，对生物化学领域现有的“终产物抑制”的调控模式进行了补充。综上，该研究表明乳酰化是广泛存在于人类组织、细胞中的一种非组蛋白特异性的翻译后修饰，对非组蛋白的底物蛋白也具有调控功能。该分析策略可为揭示乳酸更多的共价修饰靶标，阐释乳酰化修饰的动态变化与乳酸紊乱在炎症、肿瘤等重大慢性疾病发生发展中的重要作用之间的因果关系，进而发现新的疾病治疗靶点提供线索。2019级博士研究生皖宁和2018级硕士研究生王念为本论文的共同第一作者，叶慧研究员、郝海平教授、王南溪教授为本文的共同通讯作者。该工作获得了王广基院士和江苏省药物代谢动力学重点实验室以及谭仁祥教授和中药品质与效能国家重点实验室（培育）的大力支持。示意图 环状亚胺离子示踪技术揭示保守的乳酰化修饰人醛缩酶，该修饰具有酶活抑制作用作者简介：郝海平教授主要从事代谢调控与靶标发现/确证研究、中药及天然药物体内过程及作用机理研究。提出了“反向药代动力学”、代谢处置导向的作用靶标与机理研究的学术思想；在胆汁酸、色氨酸等内源活性代谢调控研究中取得重要研究成果。在Cell Metab, Nat Commun, Trends Pharmacol Sci等发表代表性工作。叶慧研究员致力于组学技术驱动的小分子靶标发现研究。旨在通过发现疾病状态下紊乱的内源性代谢物的结合靶标蛋白，阐明其调控模式，发现具有转化价值的治疗靶点。代表性工作发表于APSB, Redox Biol, Anal Chem, Mol Cell Proteomics等。王南溪教授的研究兴趣集中在通过基因密码子扩展等技术开发新的蛋白质研究工具，从而探索生命过程和开发生物技术药物。代表性工作发表于JACS, Angew等。郝海平/叶慧团队长期招收具有生物信息学、代谢调控、靶标发现等背景的博士生/硕士生，简历投递邮箱：haipinghao@cpu.edu.cn和cpuyehui@cpu.edu.cn；欢迎报考王南溪教授的博士生/硕士生，简历投递邮箱：nanxi.wang@njucm.edu.cn。文章发表链接: https://www.nature.com/articles/s41592-022-01523-1

大家好，本周为大家分享一篇发表在Accounts of Chemical Research上的综述，Native Mass Spectrometry at the Convergence of Structural Biology and Compositional Proteomics [1]，文章的通讯作者是美国西北大学的Neil L. Kelleher教授。生命活动由一系列生物大分子相互作用驱动，这些相互作用距今已进化了数十亿年。正如乙酰化和磷酸化等共价修饰可以改变蛋白质的功能一样，与金属、小分子和其他蛋白质的非共价相互作用也可以改变蛋白质的功能。然而，传统的蛋白质组学方法会分离非共价相互作用并使蛋白质变性，导致许多蛋白质水平的生物学信息尚未被发现或仅靠推断获取。就在过去的几年中，质谱(MS)技术不断发展，目前已具备维持内源性蛋白复合物完整组成并表征其特征的能力。采用非变性质谱(Native Top-Down MS, nTDMS)激活蛋白复合体，可以释放部分或全部亚基，通过与中性气体或固体表面碰撞，在进一步表征之前分离。亚单位质量、母离子质量和活化亚单位的碎片离子可以拼凑出复合物的精确分子组成，包括蛋白质修饰在内的相互作用也能被阐明，并与人类疾病状态下的功能障碍联系起来。在本综述中，作者详述了nTDMS技术目前的发展和未来在表征更大的生物复合体方面所面临的挑战。目前，nTDMS可以靶向内源性核小体复合物，而病毒颗粒、外泌体和高密度脂蛋白颗粒表征或将在未来几年内得到深度解析。为充分解决这类大小为兆到千兆道尔顿级别的复合物的表征，未来的工作将主要集中于非变性分离、单离子质谱(Single ion mass spectrometry)和新的数据类型。为了实现这一目标，Kelleher教授课题组近年来发展了一系列策略，概括为以下几个方面（1）靶向非变性质谱表征整个核小体（图1）；（2）非靶向蛋白质组学深度解析内源性蛋白质复合物；（3）单分子质谱(Single molecule MS)。其中提到，阻止对非变性蛋白质进行整体表征最大的障碍之一可能是分子量分布于100 kDa到1 MDa的复合物的分辨率较差。而电荷检测MS通过直接测量离子电荷提供大型复合物的分子分布。此外有研究表明，通过对单分辨离子进行centroiding和rebinning，Orbitrap仪器的有效分辨率可以在电荷检测工作流程之上大大提高。在这种被称为“单离子质谱法(Individual Ion Mass Spectrometry, I2MS)”的技术中，可以同时检测数千个单离子，并允许在复杂混合物中分配约500种proteoforms的质量（前提是它们先前已被表征并且在数据库中可查找）。I2MS可用于分析病毒样颗粒和AAVs（图2）。图1. 核小体表征图2. 病毒颗粒检测未来随着技术的发展和创新，nTDMS都将扩展到研究极其稀缺和高度异质的生物复合物，了解蛋白质间的相互作用以及它们是如何出错的（例如错误折叠，在功能失调的化学计量和组成中形成复合物）。这些将不仅为疾病治疗的发展提供信息，还将深化我们在分子水平上对生命的理解。撰稿：张颖编辑：李惠琳原文：Native Mass Spectrometry at the Convergence of Structural Biology and Compositional Proteomics

近日，国家卫健委对《临床微生物检验基本技术要求》卫生标准征求意见。该征求意见稿规定了临床微生物学（细菌学、真菌学）检验基本技术的要求，适用于开展临床微生物学检验的各级医疗机构及其临床微生物学实验室。小融了解到，征求意见稿中对微生物鉴定技术进行了规范，其中就包括基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）鉴定技术。征求意见稿首先对MALDI-TOF MS技术鉴定微生物给予了肯定，指出MALDI-TOF MS鉴定系统扩展了对常见菌、苛养菌、厌氧菌、丝状真菌以及分枝杆菌、奴卡菌等难鉴定微生物的鉴定谱，目前数据库可鉴定300多个属2000余种菌，远高于自动化、半自动化鉴定系统及手工鉴定方法。然而，并没有一种鉴定方法是完美的，每种方法都有自身的局限性。征求意见稿也指出了MALDI-TOF MS鉴定技术的局限性，即系统数据库的完整程度，包括覆盖的菌种数、每种菌所用的建库菌株数量和来源、以及图谱采集的质量，都会造成鉴定性能的差异，导致对大肠埃希氏菌和志贺氏菌属、沙门氏菌属、肺炎链球菌和缓症链球菌群等等给出错误的鉴定结果。图片来源于：国家卫健委，《临床微生物检验基本技术要求》征求意见稿有这样的局限性，MALDI-TOF MS技术用于微生物鉴定，还香吗？别慌，新一代的MALDI-TOF MS来破局！硬件加持，QuanID微生物质谱更准确融智生物致力于将高端生命科学仪器推向临床实际应用中，研发的新一代宽谱定量飞行时间质谱平台QuanTOF（新一代MALDI-TOF MS），采用了自主知识产权的离子源与探测器电耦合技术，结合更高频率、更高精度的半导体激光解析电离系统及全新设计的混合探测器，实现了MALDI-TOF MS革命性的技术创新。QuanTOF在世界上首次实现在宽质量范围内（10-1000,000Da）保持较高分辨率和灵敏度（中国分析测试协会2019年验证结果，10fmol信噪比大于200，BSA），全扫描范围内的高重现性，使得其可满足定量应用，且定量精度达95%以上，远高于传统MALDI-TOF MS仪器。也就是说，在硬件方面，QuanTOF质谱平台的强大性能决定了以此为依托的QuanID微生物质谱系统鉴定结果的高准确性。QuanTOF新一代宽谱定量飞行时间质谱平台数据库出击，QuanID微生物质谱更强大当然了，对于微生物质谱的鉴定结果起到决定性作用的非数据库莫属。传统微生物质谱系统的建库方法是将收集来的菌株进行筛选，用不同培养基进行培养后，上机采集质谱图，建立微生物数据库。这种建库方法选取蛋白质作为建库依据，容易受细菌培养条件的影响，增加了菌库的不确定性。最准确的细菌鉴定方法是基因测序，然后和Gene bank进行比对鉴定。但这种方法耗时、耗财、耗力。QuanID微生物质谱数据库采用正向建库、反向验证的方法进行数据库的建设。先进行基因组测序，然后翻译成蛋白信息，挑选保守稳定的核糖体蛋白和一些对鉴定有意义的结构蛋白，得到其氨基酸序列，计算氨基酸理论分子量，从而建好数据库；最后用质谱采集标准菌株获得的蛋白谱进行数据库验证。QuanID微生物质谱数据库建库步骤QuanID建库方法考虑了生成蛋白过程中氨基酸的各种修饰（如甲基化、乙酰化等），得到的数据库鉴定结果更准确，而且省去了测序的时间和成本。第三方的验证结果表明，QuanID微生物质谱在种水平和属水平鉴定准确率上均优于国际同类产品。微生物质谱鉴定产品间比较，种水平和属水平准确率统计截止到目前，QuanID微生物质谱数据库可对超过500属、4500余种的微生物进行鉴定（可扩展）；拥有一级、二级两个数据库，独有的二级库可对基因型相近的难分辨微生物（如：大肠杆菌和志贺氏菌等）做出准确鉴定，目前已涵盖100多种相似病原体。另外，融智生物还与国内知名菌种保藏机构合作，不断对中国特有的微生物质谱数据库进行完善。以志贺氏菌为例，同类仪器检出结果均报为大肠埃希氏菌，融智生物QuanID 数据库可以直接鉴定到种水平。QuanID微生物质谱系统给出的志贺氏菌鉴定结果QuanID微生物质谱系统给出的大肠埃希氏菌鉴定结果MALDI-TOF MS微生物鉴定方法已经越来越被广泛接受，这也间接说明了其在微生物鉴定方面的巨大优势。虽然微生物质谱技术有其自身的局限性，但是相信随着质谱技术的进步以及微生物数据库的不断完善，其局限性也会趋于消弥。

p style=" text-align: center " img width=" 450" height=" 300" title=" W020151217632860915782.jpg" style=" width: 450px height: 300px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201512/insimg/242370ef-1198-401a-b257-50a6b7a52555.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 细胞通过GPADH磷酸化位点调节与Sirt1的相互作用，从而激活了自噬过程 /strong /p p style=" text-align: left " 　　11月25日，国家蛋白质科学研究(上海)设施质谱系统用户，浙江大学 a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/application/SampleFilter-S01-T000-1-1-1.html" target=" _self" span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 基础医学 /span /a 系刘伟教授研究组在国际期刊Cell子刊Molecular Cell在线发表了最新研究成果“AMPK-Dependent Phosphorylation of GAPDH Triggers Sirt1 Activation and Is Necessary for Autophagy upon Glucose Starvation”，该研究发现一条激活组蛋白脱乙酰化酶Sirt1启动细胞自噬的新的信号途径。 /p p 　　自噬体形成调控是细胞自噬研究的重要内容。与长寿和衰老等密切相关的组蛋白脱乙酰化酶Sirt1，通过使LC3等主要自噬相关蛋白脱乙酰化，在饥饿诱导的自噬体形成中发挥关键作用。然而，细胞饥饿时Sirt1被迅速激活进而启动自噬的分子机制一直未能解决。 /p p 　　在本研究中，博士后常春美和博士生苏华等人在刘伟教授的指导下研究发现，在葡萄糖缺乏时，细胞内激活的能量感受器分子AMPK激酶能磷酸化定位于胞质的经典糖酵解酶GAPDH，使得GAPDH移位细胞核。在核内，GAPDH直接作用于Sirt1，造成Sirt1与其抑制蛋白DBC1的分离而得到激活，并继而启动细胞自噬。该研究阐明了一条Sirt1不依赖于其辅酶浓度而被迅速激活的新的途径，揭示了GAPDH作为一个传统糖酵解酶，在细胞自噬调控中的重要功能。 /p p 　　上海设施质谱系统彭超博士通过基于质谱技术的 a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/application/SampleFilter-S01-T000-1-1-1.html" target=" _self" span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 蛋白质组学 /span /a 方法帮助解析确定了GAPDH的磷酸化位点以及GAPDH和Sirt1的互作蛋白质网络，提供了强有力的专业技术支持，为成果的发表做出了积极贡献。该研究还得到国家重点基础研究发展计划和国家自然科学基金的资助。 /p

大家好，本周为大家分享一篇本课题组发表在Journal of Pharmaceutical Analysis上的文章，Integrated top-down and bottom-up proteomics mass spectrometry for the characterization of endogenous ribosomal protein heterogeneity [1]，文章的通讯作者是中山大学药学院的李惠琳教授。　　蛋白质的合成过程是生物体内最重要的生命活动之一。在细胞中，核糖体是信使RNA翻译合成蛋白质的细胞机器。核糖体高度复杂，它主要由特化的RNA和几十个蛋白组成。这些蛋白和RNA组装成两个不同大小的核糖体亚基即大亚基和小亚基。近年来，多项研究表明，核糖体与多种疾病的发生密切相关，包括恶性肿瘤、阿尔兹海默病和帕金森病等，这些过程中除发生rRNA合成异常和核糖体蛋白表达失调外，还伴有核糖体蛋白基因突变、RNA剪切、翻译后修饰(PTMs)变化所形成的核糖体蛋白异质体(proteoforms)的异常表达和调节。本文中，作者整合了Top-down及Bottom-up蛋白质组学质谱全面表征了核糖体蛋白异质性，为发现疾病特异型proteoform生物标志物或靶点提供了方法。　　首先，作者采用E.coli 70S核糖体在Waters SYNAPT G2-Si MS仪器上建立了Top-down检测方法(图1)。50S核糖体大亚基蛋白质L7和L12具有相同序列，其差别在于L7在N-端含有乙酰化修饰而L12无N-端非乙酰化修饰。实验发现，L7和L12在Top-down分析中取得了良好的分离，并且L7和L12的峰放大图显示二者除含有其对应野生型外，它们都具有甲基化的proteoforms，而Bottom-up仅能检测到甲基化的肽段(图2)。L7/L12在蛋白质生物合成过程中参与和翻译因子的相互作用，是肽链终止所必需的。L7/L12发生异常会降低蛋白质的合成速度和准确性。本研究中，作者采用Top-down方法对L7/L12的PTMs和proteoforms进行了全面分析，并结合Bottom-up定位了甲基化位点。同时，该结果也反映出Bottom-up方法固有的缺陷，即从小肽推断出的有限的序列信息往往不足以鉴别proteoforms。　　图1. Top-down和Bottom-up蛋白质组学表征E.coli 70S核糖体总览　　图2. Top-down和Bottom-up蛋白质组学表征E.coli 50S核糖体亚基蛋白质L7/L12　　随后，作者采用建立好的方法分析了HeLa 80S核糖体蛋白。如图3A所示，实验检测到大量Methionine剪切伴随的N-端乙酰化、40S RP S10和S25上的二甲基化、40S RP S23上的hydroxyproline、60S RP L8上的hydroxyhistidine、乙酰化和甲基化等多种修饰。值得关注的是，Top-down结果显示多种蛋白存在截短型的truncated proteoforms。分子完整性是保证蛋白质生物学功能的重要因素之一。分子完整性的缺失，特别是由于选择性剪接或蛋白质水解而导致的截短，已成为一个重要的问题。作者在排除蛋白质提取过程造成的影响、色谱柱上酶切和质谱源内裂解等因素后，认为截短型的proteoforms很大程度上与生物过程相关。RP L19是一个从60S亚基突出并跨越到40S亚基的长螺旋蛋白质，L19的C端螺旋在pre-translocation状态下扭结，在亚基旋转时动态地改变构象，在post-translocation状态下变为线性(图3B)。这种构象转变导致蛋白质L19带正电的Arg172和Arg176侧链与18S rRNA核苷酸G909和G910的磷酸根之间形成盐桥。本文中，作者观察到C端部分序列缺失的截断型L19。除此之外，其他截短型的蛋白质如图C所示。目前研究发现，核糖体蛋白质除了在细胞翻译和蛋白质合成中发挥核心作用外，还具有核糖体外功能，参与细胞增殖、分化、凋亡、DNA修复、调节细胞迁移和侵袭等细胞过程。以截短型形式观察到的许多核糖体蛋白，都与血液、代谢、心血管疾病和癌症的发展与进展有关，核糖体蛋白proteoforms的全面表征为发现潜在疾病生物标志物或靶点提供了前题条件。　　图3. 利用Top-down蛋白质组学方法鉴定HeLa 80S核糖体蛋白质PTM及proteoforms　　总的来说，本文整合了Top-down及Bottom-up蛋白质组学质谱方法，全面表征了E.coli 70S核糖体和HeLa 80S核糖体蛋白质。尽管这些proteoforms和疾病的相关性还需要深入挖掘，但实验提供了一种先进的方法来确定疾病特异性proteoforms或靶点。

胰蛋白酶消化，质谱法轻松鉴定蛋白质，已经是非常成熟的工作流程。即使是刚接触MS的使用者也可以很快掌握。在质谱法鉴定蛋白的工作流程中，蛋白质鉴定是通过使用搜索引擎，例如 Mascot或Matrix Science进行简单的数据库搜索来实现的。然而，对于数据库中未列出的蛋白质鉴定需求，或需要进行蛋白质末端序列分析的这两种情况，通常采用更昂贵的高端仪器和更复杂的工作流程，需要熟练的操作员。此外，蛋白质测序仪也通常用作蛋白质末端序列分析的方法，但遇到 N 端封闭的蛋白质，去封闭是必要的。作为样品序列分析前的预处理，预处理效果取决于蛋白质类型，可能效果不佳，对操作人员有一定要求，需要一定程度的技能和经验，这些可能会限制其使用。 近年来，利用MALDI-TOF离子源（ISD：In-Source Decay）中发生的蛋白质碎裂离子，可以分析N末端被封闭或未在数据库中登记的蛋白质序列MS图谱。此外，ISD理论上不受每个样品质量的限制，因此无需胰蛋白酶消化即可直接对高质量蛋白质进行测序。结合电泳胶提取蛋白和岛津台式机MALDI-8020，通过N端封闭蛋白的分子量测定和序列分析的例子，让我们来了解下大蛋白分子直接测序技术MALDI-ISD。 将模型样品N 端被乙酰化的牛碳酸酐酶 (Sigma-Aldrich)溶解在缓冲溶液中进行电泳， 95 °C 下加热 5 分钟，然后在聚丙烯酰胺凝胶（ATTO 12.5 %，预制 e-PAGEL）上进行电泳。所得聚丙烯酰胺凝胶用考马斯亮蓝染色以检测蛋白质斑点。使用含有表面活性剂的提取缓冲溶液，我们从凝胶分离的碳酸酐酶的条带中提取蛋白质。使用氯仿/甲醇在提取缓冲溶液中沉淀蛋白质以去除表面活性剂和盐，并使用 MALDI-TOF 质谱仪进行测量。芥子酸用作 MALDI 基质用于蛋白质分子量测量，1,5-二氨基萘 (DAN) 用于 ISD 的序列分析。 图1、碳酸酐酶电泳图图2、从凝胶中提取的碳酸酐酶MS图（基质芥子酸） 接下来，从25 pmol凝胶蛋白条带中提取碳酸酐酶，与基质DAN混合，MALDI-8020线性模式进一步分析。结果如图3所示，主要检测到c离子（从蛋白质N段产生的片段）质量一致的峰。通过使用免费软件Mass++ TM和蛋白质氨基酸序列比对工具Basic Local Alignment Search Tool (BLAST)，我们对从检测到的峰中获得的氨基酸序列进行了同源性搜索。 图3、MALDI-ISD鉴定结果 鉴定结果显示匹配结果最高的是碳酸酐酶。通过检测到的c离子片段质量和数据库中已有的碳酸酐酶氨基酸序列，我们可以推断出N段序列是SHHWGYGKH...，并且是N-乙酰化的。 MALDI-8020线性模式MALDI-ISD技术，无需复杂的工作流程，无需胰蛋白酶消化即可直接对高质量蛋白质（如本文所述m/z 29030示例）进行N端测序。 该方法在岛津应用专家与美国佛罗里达州立大学、日本爱媛大学高级研究支持中心生物医学分析部、利物浦大学生化与系统生物学系等共同发表的一篇文献中也有应用到。PEPPI-MS基于聚丙烯酰胺凝胶的预分馏，实现质谱法鉴定完整蛋白或蛋白复合物。凝胶分离回收14种人血清蛋白，提取后，用MALDI-8020的MALDI-ISD产生的产物离子鉴定人血清白蛋白N端氨基酸序列。 MALDI-8020是岛津MALDI家族一款体积小巧，性能卓越的特色产品。荣获2018 IBO工业设计大奖银奖。 主要特点：● 线性台式MALDI-TOF● 200Hz固态激光器，355nm波长● 进样速度快● TrueClean™ 自动源清洁功能。配备大口径离子光学系统，使仪器长期使用中源的污染风险降到最低。配备基于紫外激光器的源清洁功能，可自动快速实现源自清洁。● 静音（参考文献：岛津应用新闻 No.B83J. Proteome Res. 2020, 19, 3779−3791

步琦SFC系统纯化利多卡因与乙酰氨基酚SFC应用”1简介药物是一种由化学或生物来源制成的产品，用于人类或动物的医疗治疗，这些药物往往以化学合成的形式来生产。化学合成是一种通常伴随着杂质存在的过程，因为产率很少是 100%。这些杂质可能会对最终产品的疗效、安全性和质量产生重大影响。因此，对药物进行纯化以确保合成化合物的纯度和完整性是至关重要的，药物的纯化可以通过色谱法等多种方法进行。最近，超临界流体色谱（SFC）已经作为一种替代反相液相色谱（RP-HPLC）的方法出现。SFC 使用超临界二氧化碳作为流动相的一部分，这是一种清洁且环保的溶剂，很容易从最终产品中去除。此外，SFC 结合了气相色谱和液相色谱的优点，在提供高分辨率的同时也能以更快的速度分离样品。在 SFC 的方法开发过程中，最大的难点在于没有一种通用的固定相。因此需要在不同的固定相上进行筛选，以确定要分离的样品的最佳选择性。CO2 的低极性溶剂特性允许在色谱柱筛选时同时考虑非极性和强极性的固定相。在确定最佳固定相后，就可以进一步放大到制备规格。在本次应用中，我们会例举利多卡因和乙酰氨基酚的合成案例，利用 SFC 系统来高效去除合成过程中的杂质，获取高纯度目标化合物。在这一过程中，需要先进行合适色谱柱的筛选，再放大至制备色谱的规格。2设备BUCHI Sepmatix 8x SFC 8通道平行色谱系统BUCHI Sepiatec SFC-50 超临界制备色谱系统BUCHI PrepPure 硅胶，5um,250×4.6mm BUCHI PrepPure 二醇基，5um,250×4.6mm BUCHI PrepPure 氨基，5um,250×4.6mm BUCHI PrepPure 2-EP，5um,250×4.6mm HILIC柱，5um,250×4.6mm (Dr. Maisch GmbH)BUCHI PrepPure PEI，5um,250×4.6mm BUCHI PrepPure CBD，5um,250×4.6mm 氰基柱，5um,250×10mm ，(Dr. Maisch GmbH)BUCHI PrepPure PEI，5um,250×10mm BUCHI PrepPure 氨基，5um,250×10mm3化学品与样品化学品：二氧化碳 (99.9%)甲醇 (≥99%)甲醇溶液中2M的氨溶液甲酸（99%）去离子水为了安全处理，请注意所有相应的MSDS！样品：乙酰氨基酚合成产物利多卡因合成产物4程序设定BUCHI Sepmatix 8x SFC平行色谱系统流动相：A= 二氧化碳；B= 甲醇柱尺寸：250×4.6mm流速：3mL/min（每根色谱柱）检测：DAD 紫外扫描 200 nm - 600 nm流动相条件：0&minus 0.5min5%B0.5 – 8.0 min5 – 50 % B8.0 – 9.4 min50 % B9.4 – 9.5 min50 – 5 % B9.5 – 10 min5 % B筛选过程完全自动运行，流速设置为 3mL/min 每通道，使用流控单元，平衡每一根色谱柱。样品自动注入（V = 5 μL），并开始平行筛选（运行时间 =10min）。背压调节器设置为 150 bar，柱子加热至 32℃，可按需往改性剂中加入添加剂改善峰型。BUCHI Sepiatec SFC-50超临界制备色谱系统流动相：A= 二氧化碳；B= 甲醇柱尺寸：250×10mm流动相条件：等度运行条件检测：紫外所有 10mm ID 色谱柱都在预设流速下平衡 3 分钟，使用自动进样器上样，并开始运行。背压调节器设置为 150 bar，柱子加热至 40℃，可按需往改性剂中加入添加剂改善峰型。5结果5.1 乙酰氨基酚乙酰氨基酚（下称 AA），也常被称为对乙酰氨基酚，是一种镇痛剂、解热剂和手性药物。它属于非阿片类镇痛剂这一类。在化学上，它可以通过对氨基苯酚（下称 AP）与乙酸酐的反应来合成，在此过程中发生 N-乙酰化（见图1）。为了确定乙酰氨基酚合成产物的最佳纯化分离固定相，首先进行了柱筛选（见图1）。▲ 图 1：顶部：乙酰氨基酚合成的反应方程式，底部：Sepmatix 8x SFC 仪器色谱柱筛选结果；从左到右：硅胶，氨基，二醇基，氰基，2-EP，HILIC，PEI和CBD；运行时间 = 10分钟。图1显示，二醇基和 2-EP 相并未表现出分离度，硅胶相、CBD 相、氰基相和氨基相未显示出理想的分离度，因为它们无法实现基线分离。HILIC 和 PEI 相具有良好的选择性和分辨率，且分辨率始终远高于 1.5（见表1）。1.5 的分辨率意味着可以很好地分离 2 个峰。表1 还显示了洗脱顺序，氰基相显示出相反的洗脱趋势，对氨基苯酚先洗脱，然后是对乙酰氨基酚。筛选结果表明，反应并非百分之百完全，因为产物中仍含有大量对氨基苯酚。▲ 表1：样品在不同固定相色谱柱条件下的分辨率值和洗脱顺序选择 PEI 相色谱柱放大至制备规格，因为它具有最高的分辨率（见图2）。根据筛选时的色谱图，我们可以确定 AA 和 AP 在甲醇为 35&minus 40% 之间洗脱。图2（顶部）显示了在 40% 甲醇等度条件下，在10 x 250mm 的PEI 色谱柱上对 AA 进行纯化的情况，结果显示 AA 和 AP 可以非常良好地分离。因此在相同的条件下，可以实施一个堆叠注射方法，用于自动纯化并收集 AA （见图2，底部）。▲ 图2：单次注射（顶部）和堆叠注射（底部）用于AA的纯化；运行条件：流速=30 mL/min， 甲醇= 40 %，温度 = 40 ℃，压力BPR = 150 bar，注射 = 250 µ L，UV波长 = 254 nm；堆叠注射条件：注射次数 = 10，堆叠时间 = 1.8 min，Fractions = 1（基于时间的）。5.2 利多卡因利多卡因（下称 L），化学名为 2-二乙基氨基 -N-(2,6-二甲基苯)乙酰胺，是一种用作局部麻醉剂和抗心律失常药物的药物，它作为钠通道阻断剂起作用。利多卡因可以通过两步合成过程生产（见图3）。第一步中，2,6-二甲基苯胺（下称 X）的氨基组团被酰化 。第二步中，中间产物（下称 IP）通过与二甲胺的亲核取代反应转化为利多卡因。因此，需要进行两步纯化过程。色谱柱筛选的结果如图3所示，筛选过程中，在改性剂甲醇中始终添加 20 毫摩尔氨水作为碱性添加剂。▲ 图 3：顶部：利多卡因合成的反应方程式，底部：Sepmatix 8x SFC 仪器色谱柱筛选IP与利多卡因结果；从左到右：硅胶，氨基，二醇基，氰基，2-EP，HILIC，PEI 和 CBD；运行时间 = 10分钟。从结果来看，所有色谱柱都可用于中间体 IP 的第一步纯化分离，因为都具有基线分离的效果。其中氨基相具有最高的分辨率，且在甲醇比例较低时就能出峰（见图3）。对于第二步利多卡因的纯化，氰基和CBD相无法实现基线分离，而氨基再次表现出最佳的分离度（见表2）。在洗脱顺序上，第一步中间体的纯化出峰顺序都是先 X 再 IP，而第二步的利多卡因的纯化除了硅胶相之外都是先 L 再 IP（见表2）。▲ 表2：样品在不同固定相色谱柱条件下的分辨率值和洗脱顺序最终选择 10 x 250mm 的氨基色谱柱进行制备纯化，因为它的分辨率总是最高的（见表2）。氨基柱筛选结果显示，X 和 IP 出峰时的甲醇比例约为 10 - 19%，L 和 IP 出峰时的甲醇比例约为 11 - 19%。图 4 a) 显示的是甲醇比例为 16% 等度条件下的 IP 的单次纯化分离图谱，图 4 b) 显示的是甲醇比例为 20% 等度条件下的 L 的单次纯化分离图谱。在相同的条件下，可以进行叠层进样分离，分别自动纯化 IP 和 L，并进行馏分收集（见图 4 c) 和 d)）。▲ 图4：中间体 IP 的单次进样（a）和叠加进样（c）；运行条件：流速 = 20 mL/min，改性剂 = 甲醇 + 20 mM 氨水，改性剂 % = 16 %，温度 = 40 °C，压力 BPR = 150 bar，进样量 = 170 μL，紫外波长 = 254 nm；叠加进样条件：进样次数 = 15，叠加时间 = 0. 75 min, Fractions = 1 (基于时间) 利多卡因L的单次进样 (b) 和叠加进样 (d) 运行条件：流速 =20 mL/min, 改性剂 = 甲醇 + 20mM 氨水, 改性剂 % = 20 %, 温度 = 40 °C 和压力 BPR = 150 bar, 进样 = 170 μL, 紫外波长 = 254 nm 叠加进样条件：进样次数 = 20, 叠加时间 = 0.65 min, Fractions = 1 (基于时间)。6结论在进行有机合成后，由于副反应或转化率未达到 100%，通常仍会存在杂质，这些杂质必须去除，尤其是在药品生产中。在药物合成研发领域，时间与效率至关重要。BUCHI 的 SFC 色谱解决方案为研发人员提供了强大的工具，通过 Sepmatix 8x SFC 色谱柱筛选系统与 Sepiatec SFC-50 制备色谱系统相结合，可快速筛选出合适的色谱柱并线性放大至制备规格。SFC-50 的叠层进样功能，不仅能实现无人值守自动分离，还可显著提高分离效率，从而加快药物合成研发的速度。7参考文献Medikamente & Medizinprodukte (admin.ch) (Status 23.11.2023).https://doi.org/10.1016/j.chroma.2011.09.029https://doi.org/10.1016/j.chroma.2012.06.029https://doi.org/10.1016/j.chroma.2005.03.073https://doi.org/10.1016/j.jpba.2007.08.013.PRACTICAL APPLICATION OF SUPERCRITICAL FLUID CHROMATOGRAPHY FOR PHARMACEUTICAL RESEARCH AND DEVELOPMENT, Vol. 14, M. Hicks and P. Ferguson, 2022 Elsevier Inc.Th. Eicher und H. J. Roth Synthese, Gewinnung und Charakterisierung von Arzneistoffen, Georg Thieme Verlag, Stuttgart (1986).The synthesis of Lidocaine (University of San Diego).Winterfeld, K. – Praktikum der organisch-prä parativen Pharmazeutischen Chemie, 6. Auflage, Steinkopff Verl., Darmstadt (1965).Axel Kleemann, Jürgen Engel, Bernd Kutscher und Dietmar Reichert: Pharmaceutical Substances, 4. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart (2000).

大家好，本周为大家分享一篇最近发表在 Journal of the American Chemical Society上文章，Native Top-Down Mass Spectrometry with Collisionally Activated Dissociation Yields Higher-Order Structure Information for Protein Complexes1。该文章的通讯作者是美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的Joseph A. Loo教授。非变性质谱(native MS，nMS)通常用于揭示蛋白及其复合物的分子量大小和化学结合计量比，但若要进一步阐明深层次的结构信息，则需要与串联质谱结合，即非变性自上而下质谱（nTDMS），通过对母离子进行二级甚至多级碎裂可获取额外的序列、翻译后修饰(PTMs)以及配体结合位点信息。此外，nTDMS能以构象敏感的方式断裂共价键，这样就可以从碎片模式推断出有关蛋白高级结构的信息。值得注意的是，使用的激活/解离方式会极大地影响得到的蛋白质高阶结构信息。电子捕获/转移解离(ECD、ETD或ExD)和紫外光解离(UVPD)等快加热的活化方式因其能够在保留蛋白整体结构的情况下先对共价键进行断裂而被广泛应用于nTDMS分析中。而慢加热的活化方式如碰撞活化解离(CAD)会在断键前进行能量重排，导致一些较弱的非共价相互作用先发生破坏，例如：亚基的释放和展开，因此对高阶结构表征没有帮助。而此次Joseph A. Loo课题组的研究结果显示使用基于orbitrap的高能C-trap解离(HCD)同样也可以从天然蛋白复合物的中直接获得序列信息，并且碎片模式可以提供有关其气相和溶液相高阶结构信息。此外，CAD还可以生成大量的内部碎片(即不包含N-/ C-端的片段)用于揭示蛋白质复合物的高阶结构。为了研究蛋白复合物HCD的碎裂化情况，作者比较了酵母来源的乙醇脱氢酶四聚体（ADH）在Complex-down MS (psedo-MS3)和nTDMS两种分析策略下的碎片模式。如图1所示，在Complex-down MS分析中，ADH经源内解离（ISD）释放出单个亚基，该亚基经HCD碎裂生成肽段b/y离子。而在nTDMS分析中，肽段离子则可以从复合物中直接获得。如图2（上）所示，在Complex-down MS分析中总共获得了24个b离子和18个y离子，能够实现11.8%的序列覆盖率。近乎相等数目的b、y离子表明Complex-down MS分析中释放的ADH亚基N-端和C-端均具有较高的表面可及性，即亚基发生去折叠。此外，碎片模式也揭示了N-端乙酰化、V58T突变体以及Zn2+结合位点等信息。相比之下，nTDMS分析则更反映ADH的高阶结构，如图2（下）所示，在nTDMS分析中主要检测到b离子，几乎没有亚基信号，说明b离子是直接由复合物中共价键断裂产生的。ADH的nTDMS分析共产生了60个N-端b离子和3个C-端y离子（17.6%序列覆盖率）。由HCD产生的大量N端碎片类似于ADH基于电子和光子解离技术产生的nTDMS产物。将这些片段映射到ADH的晶体结构上可以看出，N端区域比C端区域更容易暴露于溶剂，而C端区域主要形成复合物的亚基-亚基界面。ADH的碎片离子中来源亚基界面断裂的仅占8%，大部分碎裂都发生在溶剂可及的N-端。图1 Complex-down MS和nTDMS分析流程图1 Complex-down MS（上）和nTDMS（下）碎片模式比较ADH的nTDMS分析充分展现了CAD在蛋白复合物高阶结构表征上的潜力，为了进一步验证，作者还选择了其他的蛋白复合物进行实验，如醛缩酶同源四聚体、谷胱甘肽巯基转移酶A1二聚体、肌酸激酶二聚体等。这些蛋白复合物在n-CAD-TDMS分析中都产生了与结构对应的碎片离子，说明基于CAD的nTDMS分析是具有普适性。当然也会存在一些例外，膜蛋白水通道蛋白(AqpZ)同源四聚体在nTDMS分析过程中产生了高丰度的单体亚基、二聚体、三聚体信号，这应该归因于AqpZ四聚体亚基之间的弱疏水结合界面，导致亚基的释放发生在共价键断裂之前，因此产生的b/y离子无法反映蛋白复合物的空间结构。相较而言，以盐桥为主要稳定作用的蛋白复合物，如ADH、醛缩酶等则更容易在nTDMS分析中产生肽段碎片离子。此外，基于CAD的nTDMS分析中还发现了大量的内部碎片，ADH产生的大部分内部碎片来源于溶剂可及区。尽管内部碎片难以辨认，但可以大幅度提高序列覆盖率，提供更精细的结构信息。一个从小分子裂解衍生到大分子解离的假设是，在实验的时间尺度内，由碰撞引起的激活是完全随机化的，并以沿着最低能量途径引导碰撞诱导的解离。然而，这些假设没有考虑到熵的要求，缓慢重排可能是释放亚基所必须的，例如重新定位盐桥将一个亚基与其他亚基相连。在碰撞次数或每次碰撞能量不足以碰撞出能释放亚基的罕见构型的情况下，以释放出更小的多肽碎片(具有更少的约束) 代替重排可能具有更高的竞争性。总之，本文展示CAD在nTDMS分析中的应用，无需基于光子或电子的活化方式，CAD可直接从蛋白复合物中获得肽段离子，并且该碎裂离子能够反映蛋白复合物的空间结构。撰稿：刘蕊洁编辑：李惠琳原文：Native Top-Down Mass Spectrometry with Collisionally Activated Dissociation Yields Higher-Order Structure Information for Protein Complexes参考文献1. Lantz C, Wei B, Zhao B, et al. Native Top-Down Mass Spectrometry with Collisionally Activated Dissociation Yields Higher-Order Structure Information for Protein Complexes. J Am Chem Soc. 2022 144(48): 21826-21830.

研究背景与成果生物分子的结构解析与相关生物学功能的关联研究已成为现今生命科学的前沿。生物分子存在多级结构，而其结构复杂度的一个重要因素为分子异构。不同的异构分子（Isomers and isoforms）具有相同的化学式和分子量，但化学结构不同。例如，单糖存在多种异构体，包括葡萄糖、果糖、半乳糖等；多糖由单糖两两通过糖苷键相互连接组成，导致出现更为复杂的构造异构（分子中原子或原子团互相连接次序不同，Structural or constitutional isomers）和立体异构现象（连 接 次 序 相 同 但 空 间 排 列 不 同，Spatial isomers or stereoisomers）。离子迁移（Ion mobility, IM）与质谱（Mass spectrometry, MS）联用（IM-MS）分析已经发展为生物分子特别是生物大分子结构解析的一种主要手段，并成为质谱仪器发展的主要方向。IM可以区分MS不能区分的异构体或同重素（Isobars），这一独到的特性对生物分子的结构解析研究十分关键，近年来被广泛用于糖结构、脂质结构、蛋白质结构和活性、蛋白质-分子相互作用等研究中。近年来，多种IM 分析方法被纷纷提出，例如迁移时间 DTIMS （Drift time ion mobility spectrometry）、囚禁式 TIMS（Trapped ion mobility spectrometry）、行波 TWIMS（Travelling wave ion mobility spectrometry） 以及非对称场 FAIMS（Field asymmetric ion mobility spectrometry）等。然而，这些技术均基于低E/N场原理（E/N 图2. 二糖异构体分析。（a）四种二糖异构体及其（b）离子云扫描谱图。乳糖和纤维二糖混合物的（c）离子云扫描谱图和（d）串级质谱分析谱图。（e）两种二糖标准品及（f）混合物的定量分析结果。离子云扫描技术对各类生物分子异构体具有普遍适用性。如图3所示，该技术同样可分辨脂质和多肽分子异构体。研究工作中，离子云扫描方法展现出多种优点，如分析部件结构简单、操作方便、具有强大的时间/空间串级质谱能力等，可以方便地与多类质量分析器联用，用于设计混合型串联分析质谱仪器，在生物分子复杂结构解析上展现出较好的应用前景。图3. 脂质与多肽异构体分析。（a）脂质异构方式示意图。各种脂质异构体的离子云扫描谱图：（b）sn异构、（c）碳碳双键位置异构和（d）双键顺反异构。（e）多肽的不同翻译后修饰类型及其异构方式示意图。不同翻译后修饰类型的多肽异构体离子云扫描谱图：（f）甲基化、（g）乙酰化和（h）磷酸化。本研究由国家自然科学基金项目和清华大学精准医学科研项目资助。论文第一作者为清华大学精仪系周晓煜副教授，通讯作者为欧阳证教授，其他作者还包括精仪系博士生王卓凡和范菁津，第一完成单位为清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室。这项研究也得到了清华大学化学系瑕瑜教授、精仪系马潇潇副教授与张文鹏助理教授的大力帮助。

p 　　科研人员经常面临一个困境，如何同时达到如下目标：(1)在广泛的网络中获取特定细胞行为尽可能多的信息；(2)采取高针对性的方法，对有限数量的细胞特征进行分析，获得更高的分辨率。目前的流式细胞分析技术和质谱分析技术单独都很难达到以上目标。 /p p 　　如果你有同样的困惑，那先恭喜你，看完下面内容，从此不再纠结。 /p p 　　◆◆ strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 质谱流式档案 /span /strong ◆◆ /p p 　　学名： 质谱流式 /p p 　　洋名：Mass Cytometry /p p 　　昵称：CyTOF /p p 　　自述：相对于其他研究细胞的技术，我算是比较「young」的了，也许你不认识我，但是我爹「质谱技术」、我娘「流式技术」的大名应该如雷贯耳吧?作为他们的优秀结晶， 我是地道的「富二代」，综合了我娘的「单细胞水平研究能力」和我爹的「多指标分辨能力」，正所谓「青出于蓝而胜于蓝」，轻松实现单细胞水平一次检测四十多个蛋白标志物，让你对细胞的研究更具有深度和广度。下图 show 一下我是如何实现如此强大的功能： /p p 　　 img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/5a2c7bab-bff0-4a6f-bc19-713ecce8c367.jpg" title=" 11.jpg" alt=" 11.jpg" style=" text-align: center " / /p p 　　采用金属元素标记的抗体来识别细胞表面或内部的抗原，细胞被逐个送入等离子炬中进行离子化，使得标签金属离子释放出来，释放出的金属离子被送入飞行时间检测室中进行分离检测，检测器会精确记录各种离子到达的时间，进而换算出每个细胞中各种金属标签的精确含量。最后，可采用 SPADE、PCA、viSNE 以及 Gemstone 等方法分析数据。 /p p style=" text-indent: 2em " 为啥要研究单细胞水平呢? 因为细胞具有异质性。如同下图，玻璃珠大小均一，似乎都一样。但是一旦赋予色彩，立刻表现出个性化。我们的免疫细胞、干细胞、肿瘤细胞等均具有异质性，通常不能用单一的标志物来区分它们，需要多个标志物同时使用才能将细胞更精细的分群和研究。传统的荧光标记流式细胞分析技术，在各个荧光通道之间通常会有信号的叠加，出现干扰，导致结果不准确。但使用各种金属元素作为标签的质谱流式技术(CyTOF)可以同时检测四十几个蛋白标志物，且无需考虑通道之间的干扰。 /p p 　　 img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/408fd1b0-90ef-402f-8dd9-5f77bab61ea0.jpg" title=" 111.jpg" alt=" 111.jpg" style=" text-align: center " / /p p 　　以人外周血白细胞分型为例， 流式细胞术同时标记十色以上分析难度较大，我们一起欣赏下质谱流式标记 27 个蛋白标志物的结果： br/ /p p 　　 img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/b6fc56fe-5352-4e1c-a2a7-3d793a0e02be.jpg" title=" 14.jpg" alt=" 14.jpg" style=" text-align: center " / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) " 27 种抗体染色白细胞，并通过质谱流式技术分析 /span /p p style=" text-indent: 2em " ◆◆ strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 质谱流式应用实例 /span /strong ◆◆ /p p 　　 strong 粒细胞的发育和功能研究 /strong /p p 　　Evrar 等人利用质谱流式(CyTOF)技术，同时检测 40 个表面标志物的表达情况，对小鼠骨髓样本进行了系统的亚群分析，并细致研究了粒细胞分化过程中细胞的表型和功能变化。作者在骨髓中发现了三种不同的中性粒细胞亚群：具有高度增殖活性的前体细胞 preNeu 亚群，未成熟亚群和成熟亚群, 后两者均由 Pre-Neu 定向分化而来。这三种亚群在粒细胞分化过程中占有非常重要的地位。深入研究表明，C/EBPε 转录因子在巨噬细胞祖细胞分化为 preNeu 的过程中起到重要作用，随着 preNeu 的继续分化，细胞增殖的活性会降低，相反细胞迁移及免疫功能则会逐渐增强。作者利用胰腺癌小鼠模型进行了验证，结果表明，相比肿瘤负荷低的小鼠，肿瘤负荷高的小鼠外周血及肿瘤组织中未成熟中性粒细胞浸润的比例更高一些，而成熟中性粒细胞的比例并没有显著差异。 /p p 　　 img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/c4d8a3ef-ab09-4d07-8926-e8e771cde005.jpg" title=" 15.jpg" alt=" 15.jpg" style=" text-align: center " / /p p br/ /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) " 质谱流式结果揭示了具有不同表型特征的增殖性中性粒细胞 /span /p p 　　 strong 细胞因子检测 /strong /p p 　　Baxter等同时标记了 26 个表面标志物和 14 种胞浆细胞因子，通过不同标志物组合分群并研究不同刺激条件下多种细胞因子的表达，以阐明自身免疫疾病中细胞因子表达水平的改变是如何导致自我耐受受损。　　 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/d3fe1793-81ce-435b-94fe-64ec4bbf2350.jpg" title=" 16.jpg" alt=" 16.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) " SLE 疾病患者的 CD14hi 单核细胞中诱导的细胞因子 /span /p p 　　 strong 信号通路研究 /strong /p p 　　Treg 细胞和辅助 Th17 细胞分化不平衡会导致自身免疫疾病或炎症反应的发生。厦门大学周大旺教授团队[5] 应用 CyTOF 质谱流式细胞仪发现了 Hippo 信号通路中转录共激活因子 TAZ 在决定 CD4+ 初始 T 细胞分化为炎症的 Th17 效应细胞并抑制 Treg 调节性细胞分化中发挥着关键作用。深入研究发现，诱导 Th17 细胞分化的两大信号 IL-6 和 TGF-b 下游的转录因子 Smad3 和 STAT3 协同促进 TAZ 基因的转录和表达。TAZ 通过组蛋白乙酰化转移酶 Tip60 降低 Treg 细胞中关键蛋白 Foxp3 乙酰化水平来抑制 Treg 细胞的分化。当缺失 TAZ 或过表达 TEAD1 后，可以大幅提高初始 T 细胞分化为 Treg 细胞的能力。 /p p 　　这项研究阐明了 TAZ 在调节 CD4+ 初始 T 细胞分化为 Th17 细胞和 Treg 细胞的过程中发挥着关键调控作用及其重要机理。该项研究对多种自身免疫性疾病的发病机理提供理论依据，也为早期诊断和治疗慢性炎症性疾病提供可能的分子标志物和治疗靶标。 /p p 　　 img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/b89e5f88-b84a-4cc5-b97f-cde8ef396e94.jpg" title=" 17.jpg" alt=" 17.jpg" style=" text-align: center " / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(127, 127, 127) " Th17 亚组显示出 TAZ 的富集，TAZ 与 Th17 细胞介导的自身免疫疾病相关 /span /p p 　　当然，金属标记可以实现无交叉的多重标记，但是如果抗体种类不能满足需求也是极为尴尬的，Bio-Techne 旗下两大抗体品牌 R& amp D System& reg 和 Novus Biologicals& reg 提供3000+ 种用于质谱流式技术的抗体，满足多种金属标记的需求。 /p

生物分子的结构解析与相关生物学功能的关联研究已成为现今生命科学的前沿。生物分子存在多级结构，而其结构复杂度的一个重要因素为分子异构。不同的异构分子(Isomers and isoforms)具有相同的化学式和分子量，但化学结构不同。例如，单糖存在多种异构体，包括葡萄糖、果糖、半乳糖等 多糖由单糖两两通过糖苷键相互连接组成，导致出现更为复杂的构造异构(分子中原子或原子团互相连接次序不同，Structural or constitutional isomers)和立体异构现象(连 接 次 序 相 同 但 空 间 排 列 不 同，Spatial isomers or stereoisomers)。　　离子迁移(Ion mobility, IM)与质谱(Mass spectrometry, MS)联用(IM-MS)分析已经发展为生物分子特别是生物大分子结构解析的一种主要手段，并成为质谱仪器发展的主要方向。IM可以区分MS不能区分的异构体或同重素(Isobars)，这一独到的特性对生物分子的结构解析研究十分关键，近年来被广泛用于糖结构、脂质结构、蛋白质结构和活性、蛋白质-分子相互作用等研究中。近年来，多种IM分析方法被纷纷提出，例如迁移时间DTIMS(Drift time ion mobility spectrometry)、囚禁式TIMS(Trapped ion mobility spectrometry)、行波TWIMS(Travelling wave ion mobility spectrometry)以及非对称场FAIMS(Field asymmetric ion mobility spectrometry)等。然而，这些技术均基于低E/N场原理(E/N 　　图2. 二糖异构体分析。(a)四种二糖异构体及其(b)离子云扫描谱图。乳糖和纤维二糖混合物的(c)离子云扫描谱图和(d)串级质谱分析谱图。(e)两种二糖标准品及(f)混合物的定量分析结果　　图3.脂质与多肽异构体分析。(a)脂质异构方式示意图。各种脂质异构体的离子云扫描谱图：(b)sn异构、(c)碳碳双键位置异构和(d)双键顺反异构。(e)多肽的不同翻译后修饰类型及其异构方式示意图。不同翻译后修饰类型的多肽异构体离子云扫描谱图：(f)甲基化、(g)乙酰化和(h)磷酸化　　离子云扫描技术对各类生物分子异构体具有普遍适用性。如图3所示，该技术同样可分辨脂质和多肽分子异构体。研究工作中，离子云扫描方法展现出多种优点，如分析部件结构简单、操作方便、具有强大的时间/空间串级质谱能力等，可以方便地与多类质量分析器联用，用于设计混合型串联分析质谱仪器，在生物分子复杂结构解析上展现出较好的应用前景。　　该研究成果近日以“超高场离子云扫描技术实现高分辨生物分子异构体分析研究”(High-Resolution Separation of Bioisomers Using Ion Cloud Profiling)为题发表在《自然通讯》(Nature Communications)上。　　论文第一作者为清华大学精仪系周晓煜副教授，通讯作者为欧阳证教授，其他作者还包括精仪系2020级博士生王卓凡和范菁津，第一完成单位为清华大学精密仪器系精密测试技术与仪器国家重点实验室。研究得到了清华大学化学系瑕瑜教授、精仪系马潇潇副教授与张文鹏助理教授的大力帮助。该研究由国家自然科学基金项目和清华大学精准医学科研项目资助。　　论文链接：　　https://www.nature.com/articles/s41467-023-37281-7

2018年5月28日，复旦大学生物医药研究院与沃特世（Waters）共同举办了“质谱技术在生物医学研究中的应用研讨会暨沃特世-复旦大学IBS生物医学质谱应用研究中心揭幕仪式”，宣布国内首个针对蛋白质组学和糖组学研究的应用中心正式成立。该中心的成立旨在利用双方在质谱技术与生命科学研究领域，特别是蛋白质组学领域的强大影响力，力争实现技术突破，推动建立中国在国际蛋白质组学领域的思想领袖地位，培养顶尖科学家。 复旦大学生物医学研究院常务副院长杨芃原教授首先介绍了应用研究中心的概况。他表示，应用研究中心未来将针对蛋白质组学、蛋白质翻译后修饰、糖基化修饰、糖组学、糖生物学、生物医学、分析化学、生物质谱等领域开展合作研究。 复旦大学生物医学研究院常务副院长杨芃原教授致辞 沃特世公司华东区总经理萧伟志先生在致辞中说道：“精准医学研究目前已上升至国家战略，伴随着生物医学领域的迅速发展，必将绽放出更加璀璨的光芒。作为国际一流的高等学府，复旦大学在生物医学发展领域具有极大的影响力。而沃特世作为全球液相及液质联用技术的引领者，希望在此领域贡献自己的绵薄之力。生物医学质谱应用研究中心的成立揭开了复旦大学和沃特世公司战略合作的新篇章，我相信这一平台将开启双方共享成果的窗口，让先进技术更好地为生物医学领域广大研究者服务。” 沃特世公司华东区总经理萧伟志先生致辞 随后，杨芃原教授与萧伟志先生分别代表复旦大学生物医学研究院和沃特世公司签署了合作协议，并共同为应用研究中心揭幕。 复旦大学生物医学研究院常务副院长杨芃原教授（右）与沃特世公司华东区总经理萧伟志先生（左）签署合作协议 本次活动还邀请了来自全球生命医学研究领域的著名教授及沃特世公司的应用专家，共同分享交流了该领域的最新研究进展。复旦大学生物医学研究院常务副院长杨芃原教授首先作了题为“使用智能技术实现通用的糖蛋白分析”的主题报告，针对世界级难题“蛋白质糖基化的高效、精确的定位鉴定和蛋白质组学研究”提出了一系列辨识策略和搜寻引擎，其中包括：PGlyco1.0、pGlcyo2.0和pGlyco3.0，成功建立了N-糖肽的大规模N-糖体数据库，并对其进行了分析。 复旦大学生物医学研究院常务副院长杨芃原教授做精彩报告 随后，爱尔兰国家生物工艺研究和培训研究所、著名糖组学专家Pauline Rudd教授作了题为“药物生产、系统生物学和医学中糖分析的新策略和自动化技术”的主题报告，详尽介绍了如何通过找到修饰后的糖基与疾病之间的联系，帮助开发和发现新的诊断方法和治疗靶标。她表示，近年来，沃特世研究开发了各种可应用于该领域的创新技术和生物信息学平台，这些方法为健康科学和疾病研究领域的系统糖生物学研究开创了新纪元。 糖组学专家Pauline Rudd教授做精彩报告 复旦大学生物医学研究院副院长陆豪杰教授的报告则分享了其课题组在过去几年对于糖蛋白和糖肽技术的研究进展，其中包括了基于糖肽直接富集技术，以及衍生化技术如何提高选择性和效率等。过去几年，陆豪杰教授的课题组发现了一系列适用于生物学和临床研究的糖肽富集及定量技术，对该领域的发展起到了重要的推动作用。 复旦大学生物医学研究院副院长陆豪杰教授做精彩报告 最后，沃特世公司生物医学总监Jose Castro-Perez博士在“转化研究和质谱分析法在溶酶体贮积症的生物标记发现和发展中的作用”的报告中介绍了如何将DIA和DESI方法应用于戈谢病患者体液组织脂质含量的分析、鉴定和量化。他指出，一些最初的结果表明，这些方法可以通过揭示代谢异常为戈谢病提供新的见解。 沃特世公司生物医学总监Jose Castro-Perez博士做精彩报告 该应用研究中心将建立基于UPLC和离子淌度质谱的组学分析平台，并在合作研究、共建组学数据库、组学方法开发、人才培养与交流等方面开展全面合作。 关于复旦大学生物医学研究院 复旦大学生物医学研究院成立于2005年，拥有基因组与表观遗传学子平台、分子细胞学子平台、结构与药物子平台、蛋白质组学子平台、影像和形态子平台、生物信息学子平台。研究院成立至今，共发表SCI论文约1600篇，影响因子大于20（含CNS刊物）的论文共计22篇。其中表观遗传学团队在组蛋白修饰、非编码RNA、表观遗传调控研究、代谢和分子细胞生物学团队在乙酰化蛋白质组及共代谢通路、代谢与肿瘤研究领域居于世界前列。 关于沃特世公司 沃特世公司（纽约证券交易所代码：WAT）是全球领先的专业测量仪器公司，作为色谱、质谱和热分析创新技术的先驱，沃特世服务生命科学、材料科学和食品科学等领域已有逾60年历史。公司在全球31个国家和地区直接运营，下设15个生产基地，拥有约7,000名员工，旗下产品销往100多个国家和地区。

在翻译后修饰和/或极碱肽的序列分析方面，电子转移裂解（ ETD ）线性离子阱质谱是很有优势的工具。传统的诱导活化裂解（CAD）常用来鉴定蛋白，并试图确定和找到他们修饰的位点，但这种技术有其本身固有的缺点，下面将详细叙述。与线性离子阱的结合使用的ETD是蛋白质组学研究的一个可靠的技术，可以很容易鉴定用CAD不能鉴定的多肽。ETD 是一个相对较新的肽/蛋白质碎裂的技术，能够大大推进质谱鉴定蛋白质这个领域的进步。 翻译后修饰 翻译后修饰（PTM）是翻译后的蛋白质进行的一种化学修饰，是蛋白质生物合成的后续步骤之一。蛋白的分析及其翻译后修饰的分析对于研究许多疾病是非常重要的，如癌症、糖尿病、心血管疾病和神经退行性疾病---阿尔茨海默病。这是因为在蛋白质的合成的过程中以及合成之后，可能发生各种蛋白修饰。对于正常细胞的功能，这些修饰是必须的，但调节这些修饰的变化可能会导致疾病的发生，如阿尔茨海默病，癌症和勃起功能障碍。蛋白质修饰可提高/降低蛋白质的活性，可以与其他蛋白质发生相互作用和将某一蛋白质定位到细胞的特定地方。 翻译后修饰，如磷酸化，乙酰化和甲基化被用作化学开关，激活/灭活组蛋白基因转录调控， DNA复制和DNA损伤修复。组蛋白是染色质的主要蛋白，DNA盘绕时，它们起到线轴的作用，而且在基因调控中发挥重要作用。因此，鉴定这种翻译后修饰是必需的，因为它在生物系统中对于某些蛋白的功能和作用至关重要。 用CAD鉴定蛋白 质谱在确定蛋白及其翻译后修饰上发挥了不可或缺的作用。CAD是一种常见的分析鉴定蛋白质的技术。一般用胰蛋白酶将蛋白质消化成较小的多肽，然后用反相色谱将其分离，并直接注入电喷雾质谱仪检测，通过串联质谱（ MS / MS法）获得序列信息。通过电喷雾电离这些多肽形成几种带电状态的肽离子，而较低带电状态的最适合CAD分析。低能量的CAD串联质谱一直是最常用的分析方法，通过裂解肽离子进行后续的序列分析。 翻译后修饰分析，如磷酸化，磺酸化和糖基化很难用CAD进行分析，因为这些修饰通常是不稳定且容易丢失肽骨架的碎裂信息，从而导致很少或几乎不能得到肽序列和磷酸化位点。利用常规的CAD质谱对于含多个碱性残基多肽测序也是极为困难。 根据不同的蛋白质序列，有时胰蛋白酶会产生过小或过大的肽段。在这种情况下，缺乏可信的序列分析手段。因此CAD对短的，低带电的多肽是最有效的。对于鉴定蛋白和了解蛋白的生物学功能，这是一种广泛使用的方法，然而，限制了研究者分析了所有的肽段，这也阻止多个翻译后修饰位点的检测和了解这些蛋白的生物学功能。 先进的碎裂方式：ETD ETD是基于离子/离子气相化学一种碎裂多肽的新方法。ETD通过从阴离子自由基到质子肽转移电子的化学能量将肽碎裂，这引起多肽骨干的分裂。 ETD产生的骨干肽序列和肽侧链的信息往往与CAD互补。 ETD已成功应用与线性离子阱以及其前身三维离子阱。虽然ETD在三维阱的执行价格具有竞争力且和CAD自身相比提供了独特好处 ，这样的组合并没有提供蛋白质组学分析所需的技术能力。非线性离子阱的ETD，它一直未能很好控制裂解过程，而且由于三维阱离子存储能力的有限不能处理大量的多肽。基于此，研究人员已经提出ETD功能应用于线性离子阱（Thermo Scientific LTQ XL mass spectrometer质谱仪） 。 相对于传统的CAD技术， ETD提供了更稳定的方法来定性PTMs，鉴定大型多肽或甚至整个蛋白质。 ETD能够将普通翻译后修饰的多肽，或者多个碱性残基的多肽甚至整个蛋白质生成离子。 ETD也可以轻易碎裂含有二硫键的的多肽。 ETD是为更复杂的FT-ICR仪器开发相似的裂解技术。使用电子转移试剂，而不是影响肽碎裂的自由电子使ETD在广泛使用的射频四极离子阱中得到应用。射频离子阱质谱仪具有低成本，低维护费用以及更易接受优点，相对于CAD碎裂方法，ETD碎裂技术能够产生更多的产物离子，利于肽段的解读。 ETD的线性离子阱提供了强有力的工具鉴定蛋白及其翻译后修饰 。LTQ XL线性离子阱质谱仪比其他任何离子阱提供更多的结构信息，ETD能够得到常规方法无法得到的序列信息。相比非线性离子阱，ETD的线性离子阱的显著特征在于离子和离子发生反应。虽然ETD功能是完全自动的且通常无需用户干预，但是当需要对离子数进行累积的时候，用户可通过软件完全控制线性离子阱的离子。线性离子阱质谱仪有能力处理大量的样品，并分析低浓度的大分子和小分子。与非线性离子阱的相比，该过程更为复杂和费时 应用实例 在最近的应用中，极碱的多肽和大量重要的翻译后修饰已经用含CAD和ETD线性离子阱质谱分析了。通常CAD碎裂方式产生的普通只显示有限的肽碎裂信息。然而，用ETD碎裂这些多肽的时候， 肽骨架碎裂信息能完全或几乎完全产生，因此得到更广泛的多肽序列的信息。 ETD的灵敏度和稳定性对于蛋白质组学分析是必不可少的。 ETD提供了高度可靠的解决方案，此方案具有用户友好性，几乎不需要日常维护，并提供高度准确的数据，而且ETD的数据分析有相应的软件支持，非常方便简单。 结论： 在蛋白质组学研究领域，ETD的应用对于研究疾病的机理，如癌症，药物开发研究以及细胞功能和信号转导有重大意义，ETD将扩大目前的分析，包括更多的碱性、非胰酶切肽段和蛋白质。它们能确定各种翻译后修饰以及鉴定新的蛋白亚型。 配备ETD的线性离子阱质谱可应用于蛋白质组学各个领域内。ETD的线性离子阱将继续推动蛋白质组学的发展，而且已被证明是替代CAD一种有效技术，而且ETD同样可以应用于非线性离子阱进行肽序列分析。在不久的将来，配备ETD的线性离子阱预计将成为碎裂技术的一种新选择。 参考文献 Leann M. Mikesh et al, The utility of ETD mass spectrometry in proteomic analysis, Biochemica et Biophysica Acta (2006), doi:10.1016/j.bbapap.2006.10.003 关于 Thermo Fisher Scientific （赛默飞世尔科技，原热电公司） Thermo Fisher Scientific纽约证交所代码：TMO）是全球科学服务领域的领导者，致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。公司年销售额超过100亿美元，拥有员工约30000人，在全球范围内服务超过350000家客户。主要客户类型包括：医药和生物公司，医院和临床诊断实验室，大学、科研院所和政府机构，以及环境与工业过程控制装备制造商等。公司借助于ThermoScientific和FisherScientific这两个主要的品牌，帮助客户解决在分析化学领域从常规的测试到复杂的研发项目中所遇到的各种挑战。ThermoScientific能够为客户提供一整套包括高端分析仪器、实验室装备、软件、服务、耗材和试剂在内的实验室综合解决方案。FisherScientific为卫生保健，科学研究，以及安全和教育领域的客户提供一系列的实验室装备、化学药品以及其他用品和服务。赛默飞世尔科技将努力为客户提供最为便捷的采购方案，为科研的飞速发展不断地改进工艺技术，提升客户价值，帮助股东提高收益，

自十年前 "Proteoform" 诞生以来，它在蛋白质组研究领域的接受度和使用频率也越来越高。然而当初为何需要新造一词?它的出现能为蛋白质组学研究和交流中带来什么帮助?今天为大家介绍两篇由 Consortium for Top-Down Proteomics (CTDP))发表在 Nature Methods 上的文章，主要内容是关于蛋白质组学中的术语 "proteoform" 的定义和提出 "proteoform identification" 的分类。　　Nature Methods | Proteoform: A Single Term Describing Protein Complexity & Nature Methods | A Five-level Classification System for Proteoform Identifications　　在 2013 年的文章 Proteoform: A Single Term Describing Protein Complexity 中，作者提出，随着人类基因组计划的成功，人们认识到生物机制所提供的复杂性在很大程度上是由于在蛋白质水平上的变异，而不是大量的基因水平上的不同导致的。高度相关但化学性质不同的蛋白质分子之间的差异源于群体、细胞、组织类型以及亚细胞定位的差异。在 DNA、RNA 和蛋白质水平上，蛋白质的复杂性分别来自等位基因变异、RNA 转录物的选择性剪接和翻译后修饰。这些事件产生不同的蛋白质分子，调节各种各样的生物过程，例如：细胞信号传导、基因调控和蛋白质复合物的激活。　　而随着质谱法在蛋白质组学中的应用，Top-Down、Bottom-Up 方法的开发，研究者们已经可以提供蛋白质的精确组成，然而如何使用合适的术语描述蛋白质的型体差异的问题久未解决。在文献中可以找到下列词汇："protein forms"，"protein isoforms"，"protein species"，"protein variants" 以及蛋白质的 "mod forms"。这些词都存在着问题，例如在文献中常用的 "isoforms"，根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义，它只指在基因水平上差异导致的蛋白质的不同，而不包括在蛋白质水平上的变异。UniProt Knowledgebase(以基因为中心的权威蛋白质数据库)以不同的方式使用术语 "isoforms"，它表示通过可选剪接或可变启动子，使用从同一基因产生的相关形式的蛋白质分子。但是由于遗传变化(例如，突变和多态性)不包括在这个术语中，这与IUPAC对 "isoforms" 的定义产生冲突。尽管 IUPAC 和 Uniprot 在定义上存在差异，"variants" 和 "isoforms" 在 IUPAC 中用于描述来自不同 DNA 或 RNA 的蛋白。因此，二者在定义修饰后的蛋白质上是混淆不清的。　　因此，作者建议使用术语 "proteoform" 来指定单个基因的蛋白质产物的所有不同的分子形式，包括由于遗传变异、RNA 转录物的选择性剪接和翻译后修饰引起的变化。任何基因或蛋白质加工事件，如使用内部蛋白或 RNA 编辑机制的事件，都被术语 "proteoform" 清楚地涵盖了。该术语应包括 PSI-MOD 中的所有翻译后修饰，但归类为试剂衍生物或同位素标记残基的修饰除外。多基因家族的蛋白质产物应继续以序列一致性为基础进行分类(如90%， 99%等)。这个术语与作者支持的以基因为中心的方法是一致的，因为将不同基因的产生的蛋白质分在一组，也会导致蛋白质鉴定的不精确。　　在 2016 年发表的文章 A Five-level Classifcation System for Proteoform Identifcations 中，作者提到，在 2013 年引入的 “proteoform” 一词迅速得到了蛋白质组学界的认可。但是随着蛋白质组学的研究的发展，在当时另一个模糊的定义出现了——“proteoform identification”，即对于来自于单一基因产生的不同形式的蛋白质的鉴定。因为当时唯一实用的蛋白质组学方法是用质谱法(MS)来确定蛋白质的确切初级结构，而大量的质谱结果都声称为 "proteoform identification"。这个看似微不足道的问题具有重大的影响，因为 "proteoform identification" 的含义不清使得比较来自不同实验室和方法的结果变得困难。这种情况阻碍了研究者们对于技术进步的评价和对于生物知识的有效扩展。　　为了解决这一问题，并协助研究人员表达研究结果中的模糊性，作者提出了一个 5 级的 proteoform 分类系统。该分类方案涵盖了 4 种可能出现的 "proteoform identification" 模糊类型：　　(1)翻译后修饰(PTM)定位：PTM 没有定位到特定的氨基酸。　　(2)PTM 识别：PTM 的鉴定不完全。　　(3)氨基酸序列：氨基酸序列的鉴定不完全。　　(4)基因：起源基因是未知的或模糊的。　　这4个类别决定了鉴定中存在的模糊程度，从完全没有(第1级)到所有4种类型都存在(第5级)。(见表1)　　表1. proteoform 水平的分类系统　　第 1 级：proteoform 的鉴定完全，对其起源基因有充分的了解，确定了完整的氨基酸序列，并且已知所有 PTMs 和其位置(如果存在的话)。第 2 级：在上述模糊性的一种类别中存在 1 种。这方面的例子包括：2A 级，其中氨基酸序列已完全确定，并了解其起源基因，所有 PTMs 已完全确定，但其定位不完整。2B 级，氨基酸序列完全确定，知道其起源基因，并且 PTM 的定位是完整的，但 PTM 或结构特征(例如，乙酰化与三甲基化或糖蛋白形态)没有完全鉴定。2C 级，如果存在，所有PTM都被识别和定位，但存在一些序列鉴定不完整(例如，在一个小区域内氨基酸的序列未知)，但仍然知道其基因的起源。2D 级，氨基酸序列完全确定，所有 PTM 都被完全识别和定位，但是关于基因起源存在歧义。第 3 级：存在 2 种上述的模糊类型。第 4 级：存在 3 种上述的模糊类型。第 5 级：获得的信息不足，无法知道该蛋白质源自哪个基因、其序列是什么、PTMs 或其定位 只有观察到的 proteoform 的分子量是已知的。　　作者在这里提出的分类系统可以将不同结果水平的 "proteoform identification" 区分开，但有意不提出每个研究者发表的结果的置信度相关问题。理想情况下，每一种 proteoform 的鉴定都应该伴随着分类水平和置信度度量。早期估计 "proteoform identification" 可信度的努力包括 C-score 和 MIScore，但需要进一步的工作来开发和完善估计，以便能够可靠地自动分配 proteoform 水平。　　总结，作者分别在 2013 年和 2016 年提出了 "proteoform" 的定义和"proteoform identification" 的分类系统，并且认为 "proteoform" 具有很高的使用意义，有助于提高蛋白质组学领域的出版物的可读性和理解性。同时，推荐使用文中提到的 5 级分类系统，因为它的一致性将有助于研究结果发表、评价和提升不同的鉴定方法以及推进蛋白质组学的发展。　　原文　Proteoform: a single term describing protein complexity | Nature MethodsDOI https://doi.org/10.1038/nmeth.2369A five-level classification system for proteoform identifications | Nature Methods　　DOI https://doi.org/10.1038/s41592-019-0573-x　　结 束 语　　随着更多新造词术语在学界的引入，如何对它们进行合适的中文翻译、避免概念混淆，已成为中文交流语境下值得关切的问题。　　撰稿：李孟效　　编辑：李惠琳，王冠博，周默为，梁玉

近日，北京大学化学与分子工程学院、北大-清华生命联合中心王初课题组在Journal of American Chemical Society杂志上发表题为“Quantitative Site-Specific Chemoproteomic Profiling of Protein Lipoylation”的研究文章。在这项工作中，作者发展了新型的用于捕获硫辛酰化修饰的化学探针，并结合定量化学蛋白质组学的技术，首次实现在大肠杆菌和哺乳动物细胞中的硫辛酰化修饰位点全局性鉴定与定量，并对大肠杆菌中特定底物蛋白中三个硫辛酰化修饰位点的调控和硫辛酰化修饰合成酶的功能进行了研究。 硫辛酰化修饰是一种通过酰胺键将硫辛酸共价连接到蛋白质赖氨酸残基上的翻译后修饰。硫辛酰化修饰在进化中高度保守，并且位于细菌和哺乳细胞核心代谢途径几种重要蛋白质复合物（丙酮酸脱氢酶复合物，酮戊二酸脱氢酶复合物和支链酮酸脱氢酶复合物）的活性口袋中，作为关键辅因子发挥着重要的催化作用。硫辛酰化修饰的失调与人类代谢紊乱、癌症等疾病相关。因此，加深对硫辛酰化修饰调节的理解对于研究与这些疾病相关分子机制具有重要的意义。 早期工作主要通过结构生物学和生物化学的方法对单个蛋白硫辛酰化修饰进行研究。近些年来，科学家们通过将基于抗体或化学连接的方法与基于质谱的蛋白质组学技术结合，实现了不同细胞类型和组织中硫辛酰化修饰的检测。然而，硫辛酰化抗体的结合亲和力不足，无法实现对所有硫辛酰化修饰蛋白进行鉴定。最近，北京大学陈兴课题组发展了一种化学连接策略用于硫辛酰化修饰蛋白的鉴定（Angew. Chem. | 蛋白质硫辛酰化修饰的化学标记），但未能实现在组学层面对硫辛酰化修饰位点的定量分析和检测。而使用选择反应检测扫描（SRM）的方法则可以实现对特定的底物蛋白二氢硫辛酰胺乙酰转移酶（DLAT）中硫辛酰化修饰位点进行相对定量，但很难实现对所有的硫辛酰化修饰位点进行全覆盖。因此，到目前为止，仍然缺乏一种用于全局分析蛋白质组中蛋白质硫辛酰化修饰的位点特异性鉴定和定量的方法。本论文发展了一种标记硫辛酰化修饰的探针和一套具有位点分辨率的定量化学蛋白质组技术。作者受醛基基团保护策略中常用的基于硫缩醛的方法启发，设计了丁醛探针BAP。该探针中含有醛基，可与硫辛酰化修饰发生缩合反应，并结合生物正交基团炔基，通过铜催化的点击化学反应引入可切割的富集标签。作者结合底物序列分析结果，使用V8蛋白内切酶Glu-C代替常规的胰蛋白酶Trypsin，实现了对大肠杆菌中所有已知硫辛酰化修饰位点的鉴定。在大肠杆菌中，其中一个蛋白底物二氢硫辛酰赖氨酸乙酰转移酶ODP2上含有三个修饰位点，在Glu-C进行酶切后会产生完全一致的肽段序列。为了能够对ODP2中三个硫辛酰化修饰位点进行区分，作者巧妙地利用修饰肽段下游的序列来代表三个硫辛酰化修饰位点，结合稳定同位素二甲基化定量的方法，开发出一种能够将ODP2上三个硫辛酰化位点进行区分定量的流程。利用发展的大肠杆菌硫辛酰化修饰位点定量策略，本研究对ODP2中三个硫辛酰化修饰任意的单突变和双突变组合菌株中硫辛酰化修饰状态进行分析。实验结果显示，ODP2中三个硫辛酰化修饰位点在体内的调控是相对独立的，并且当体内感受到整体的硫辛酰化修饰降低到一定限度时，会启动一定的补偿调控机制。作者进一步在大肠杆菌中探究了硫辛酰化修饰从头合成途径（由辛酸转移酶LipB和硫辛酰化合成酶LipA级联介导调控）和硫辛酰化修饰直接合成途径（由硫辛酸蛋白连接酶LplA调控）在硫辛酰化修饰合成过程的重要性。作者对三个硫辛酰化修饰合成酶LplA、LipB和LipA进行敲除，利用开发的位点定量流程对大肠杆菌中所有已知硫辛酰化修饰位点进行定量。实验结果显示，在营养充足的情况下，从头合成途径比直接合成途径起了更重要的作用。同时LplA在辛酸充足的条件下能够发挥与LipB类似的辛酸转移酶的功能。但是相比之下，LipB是体内更为重要的辛酸转移酶。作者接下来将该定量化学蛋白质组学流程运用到哺乳细胞体系中。作者发现，在人源细胞大多数的硫辛酰化修饰肽段都含有两个酸性氨基酸，这严重影响了质谱正离子检测模式下肽段的检测效率。为了解决这个问题，作者在常规的酸切标签DADPS的结构中引入了一个额外的氨基，发展了新一代酸切割的生物素叠氮标签CY58。利用新型的电离辅助亲和标签CY58，结合二甲基化标记定量策略，作者成功地实现了对人源细胞中所有已知的六个硫辛酰化修饰位点进行定量。最后，作者利用BAP探针结合质量标签的方法，成功地实现对甘氨酸裂解系统 H 蛋白（GCSH）中硫辛酰化修饰的修饰率进行测量，未来有望进一步在蛋白质组水平上直接检测所有蛋白中硫辛酰化修饰的修饰率。总之，本工作为组学层面的硫辛酰化修饰位点定量分析提供了强有力的工具，极大地助力了硫辛酰化修饰位点的功能研究。本文的通讯作者为北京大学化学与分子工程学院、北大-清华生命联合中心的王初教授。其指导的化学与分子工程学院2016级博士研究生赖书畅和博士后陈颖博士为本文的共同第一作者。王初课题组杨帆博士，肖伟弟博士和刘源博士等合作者为本课题做出了突出的贡献。该工作得到了科技部、基金委、北京分子科学国家研究中心、教育部生物有机和分子工程重点实验室的经费支持。

01研究背景在正常血氧水平的典型细胞中，大多数丙酮酸进入线粒体，并由三羧酸循环氧化生成 ATP 来满足细胞的能量需求。然而，在癌细胞或其他高度增殖的细胞类型中，糖酵解产生的大部分丙酮酸离开线粒体并通过乳酸脱氢酶 (LDH/LDHA) 的作用产生乳酸, 这一过程通常是在低氧状态时才会出现。有氧情况下产生乳酸称为“有氧糖酵解”或 Warburg 效应，它是肿瘤代谢改变的最早证据之一。p53基因，人体抑癌基因。该基因编码一种分子量为43.7KDa的蛋白质，但因蛋白条带出现在Marker所示 53 kDa处，命名为p53蛋白。该蛋白的失活对肿瘤形成起重要作用，是一个关键的肿瘤抑制蛋白。p53作为转录因子，它通过激活控制DNA修复、细胞周期进程靶基因来保护细胞免受恶性转化。在肿瘤发生过程中，p53的活性会受到磷酸化、乙酰化和泛素化等翻译后修饰的调控。癌细胞的代谢改变导致乳酸等糖酵解中间体的积累，这些乳酸不仅支持细胞增殖，还参与调节免疫细胞分化、肿瘤免疫监视等多种生物学过程。尽管目前已知乳酸可以共价修饰蛋白质，但是其乳酸化的具体机制尚不清楚，同样目前对于p53与乳酸化之间的关联也知之甚少。02研究内容2024年4月22日，苏州大学生物医学研究院周芳芳教授团队在 Cell 发表题为“Alanyl-tRNA synthetase, AARS1, is a lactate sensor and lactyltransferase that lactylates p53 and contributes to tumorigenesis” 的研究论文。DOI: 10.1016/j.cell.2024.04.002IF: 45.5 Q1 在这篇研究中，课题组发现肿瘤源性乳酸是p53的天然抑制剂，可促进p53乳酸化，全基因组CRISPR筛选确定了AARS1是肿瘤细胞中全局赖氨酸乳酸化的介质。AARS1耗竭的肿瘤细胞中增殖、集落形成能力显著降低，并且AARS1的耗竭抑制了乳酸诱导的赖氨酸乳酸化。另外，β-丙氨酸在结构上类似于乳酸，研究者发现用其预处理的细胞赖氨酸乳酸化减少。这些生理表象背后的分子机制，研究者仍需要进行进一步探究。借助NanoTemper公司的MST技术，研究者验证证实了AARS1蛋白（EcAlaRS细菌酶、HsAlaRS人源酶）在分子层面上与乳酸的结合，乳酸与EcAlaRS、乳酸与HsAlaRS的Kd值分别为13 μM和35 μM（图1A），表明EcAlaRS和HsAlaRS可以使用乳酸作为底物直接催化乳酸化。同时，通过MST实验，研究了β-丙氨酸与AARS1的互作，Kd值为2.7 μM（β-alanine与EcAlaRS） 和4.0 μM(β-alanine与HsAlaRS)(图1B)， β-丙氨酸有着更强的亲和力。MST的结果在分子层面上非常直观地给出了β-丙氨酸可以抑制乳酸化的结果，从而阐明了生理上β-丙氨酸的拮抗乳酸化的机制(图1C、D)。图1.AASR1与乳酸互作（A）,AASR1与β-丙氨酸互作（B）, β-丙氨酸与乳酸竞争结合机制（C）, β-丙氨酸抑制乳酸结合AASR1(D)但是，AARS1结合了乳酸其后续是如何靶向到p53上的呢？ 为了寻找答案，研究人员进行了分子对接模拟及关键位点突变pull-down实验，采用质谱分析结合MST实验的方式，发现AARS1 通过 ATP 依赖的方式催化形成乳酸-AMP 中间体，随后将乳酸转移至目标蛋白的赖氨酸残基上，可实现共价结合。这一过程不仅在人类中，也在大肠杆菌中观察到，表明 AARS1 在物种间具有催化赖氨酸乳酸化的古老功能。 通过MST实验，研究者们得到了验证，HsAlaRS和EcAlaRS在体外直接与p53结合，p53与HsAlaRS和p53与EcAlaRS的Kd分别达到39 μM和21 μM，定量确认了pull-down实验的结果（图2A、B）。结合其他生化实验提出描述AlaRS介导的乳酸化的工作模型（图2C）：AlaRS首先与乳酸结合，在ATP存在下形成乳酸AMP和PPi；在底物蛋白存在的情况下，AlaRS将丙酰基转移到底物蛋白上的赖氨酸残基上。图2.p53与HsAlaRS和p53与EcAlaRS定性pull-down结果（A）, p53与HsAlaRS和p53与EcAlaRS互作（B）, AlaRS介导的乳酸化的工作模型（C）后续进一步通过质谱分析和抗体识别确认了p53上乳酸化的残基是K120和K139。通过MST实验直接比较了乳酸化p53（p53Lac）与非乳酸化p53（p53Non-Lac）对含有p53应答元件的DNA(p53RE-DNA)的亲和力，乳酸化p53(p53K120-Lac、p53K139Lac和p53-Dual-Lac)对p53RE-DNA的亲和力分别降低了约100倍、10倍和1000倍（图3）。之后的生化生理实验进一步表明p53的位点特异性乳酸化减弱了它们的DNA结合和液-液相分离（LLPS），从而降低了p53的抑瘤作用。图3.p53乳酸化减弱了其与DNA结合另外，对于p53上的位点K120和K139, 各种研究表明，p53-K120N可能是无功能的，这些乳酸化模拟变体可能有助于肿瘤发生。研究者通过借助MST实验给出了有力的数据支持（图4），纯化的K120N/Q/E和K139 N/T/Q/E突变体对p53RE-DNA的结合亲和力降低。K120E和K139E的减少更为明显，表明K-to-E突变导致电荷减少更强。在进一步的生化活性实验中发现，K120N/Q和K139N/T/Q部分丧失了刺激p53反应基因表达的能力，而K120E和K139E几乎完全丧失了这种能力。K120、K139上的病理性突变（肿瘤发生）与p53乳酸化（肿瘤发展）都会导致其与DNA结合能力降低，从而活性丧失（图4）。图4.Cy5-p53RE-DNA与p53 WT及其突变蛋白互作(左), p53中乳酸化与模拟突变(右)本项研究中进行了大量的MST实验，通过MST技术，来验证测定AARS1蛋白与肿瘤代谢产物（乳酸）的互作，确认AARS1与p53(蛋白与蛋白)互作的行为, 表征蛋白突变体功能上改变。结合其他生理生化实验完整详细地阐述了关键酶AARS1与肿瘤代谢物(乳酸)在肿瘤发生和发展中重要作用，揭示了p53乳酸化失活机制，提供了一种利用β-丙氨酸阻止p53乳酸化的方法，β-丙氨酸与乳酸竞争结合AARS1，从而加强癌症治疗（图5）。图5.AARS1在赖氨酸乳酸化组和p53乳酸化在肿瘤发生中的作用以及β-丙氨酸的抑制作用03技术优势NanoTemper公司的专利MST技术不依赖于分子量的改变，蛋白用量少，可以轻松进行蛋白与小分子代谢产物实验。MST实验是在溶液中，无需固定蛋白的实验体系，可以便捷地设计多组分的实验方案，验证类似小分子的功能。在这篇研究中，除了采用标记蛋白的方式，在检测多种突变体蛋白与p53RE-DNA互作（蛋白与DNA）时，还选择了标记DNA的方式，使得实验内容设计更加简洁且高效。Monolith系列分子互作平台可以更好的帮助科研人员简便地设计互作方案，在分子层面上直观验证生理机制上的互作结果，为您的实验研究提供强大助力。Monolith 分子互作检测仪 直接在溶液中检测亲和力，无需固定 无惧分子量的变化，轻松检测各种类型小分子 检测一个Kd仅需10min 无微流控系统，无需清洗维护

导读一场疫情，让不少网友解锁厨艺技能之余，也感受到了厨房、美食的温暖力量。人们足不出户便可上演一出“疫情下的舌尖”，面包、蛋糕、包子、馒头、油条、披萨… … 只要有一包小麦粉在手，谁还不是厨艺界一颗冉冉升起的新星呢？小编近来查询了国家和省级市场监督管理局自2019年2月~2020年2月发布对小麦粉的质量抽检数据。结果显示，近一年来监管部门共检出33批次不合格小麦粉，不合格原因主要是真菌毒素超标，其中呕吐毒素的不合格率高企。 01 什么是呕吐毒素呕吐毒素（Vomitoxin），又称脱氧雪腐镰刀菌烯醇（DON），属单端孢霉烯族化合物，通常是由生长在谷类物品（如小麦、玉米和大麦）霉菌镰红菌素生成的，可引起猪的呕吐，故得名。当人摄入了被DON污染的食物后，会导致厌食、呕吐、腹泻、发烧、站立不稳、反应迟钝等急性中毒症状，严重时损害造血系统造成死亡。国际癌症研究机构将呕吐毒素被列为3类致癌物。我国食品安全国家标准《GB 2761-2017食品中真菌毒素限量》中规定谷物及其制品中呕吐毒素限量为1000 μg/kg。 02岛津解决方案实验部分 检测仪器本实验使用超高效液相色谱仪LC-30A和三重四极杆质谱仪LCMS-8045联用系统。图1 岛津超快速三重四极杆液质联用仪 前处理方法参照GB 5009.111-2016《食品安全国家标准 食品中脱氧雪腐镰刀菌烯醇及其乙酰化衍生物的测定》标准中“第一法 同位素稀释液相色谱-串联质谱法”中的样品提取和净化方法。 主要方法参数色谱柱：Shim-pack XR-ODS III（75 mm x 2.0 mmI.D., 1.6 μm）流动相：A相-0.01%氨水，B相-乙腈洗脱方式：梯度洗脱离子化模式：ESI(-) 分析结果 标准品色谱图呕吐毒素（DON）及其乙酰化衍生物15-ADON和3-ADON的标准品色谱图如下图所示。校准曲线配制不同浓度的混合标准工作液，按上述条件进行测定。DON，15-ADON和3-ADON分别以13C-DON、13C-15-ADON和13C-3-ADON为内标物，以浓度比为横坐标，峰面积比为纵坐标，内标法制作校准曲线。回收率考察在空白小麦中添加标准溶液，加标浓度为10 μg/kg，平行测定3次，DON、15-ADON、3-ADON3种毒素回收率均在94.8～110.2%之间，回收率良好。 实际样品分析在某市售小麦粉样品中检出DON和 3-ADON，含量分别为130.85和6.40 μg/kg，低于1000 μg/kg的限值要求。03小结使用岛津超高效液相色谱仪LC-30A和三重四极杆质谱仪LCMS-8045联用建立了测定小麦粉中呕吐毒素及其衍生物的方法，方法快速、简单，灵敏度高，可适用于谷物及其制品中该类毒素的检测。 岛津公司作为全球著名的分析仪器厂商，长期以来一直关注国内外食品和药品安全，积极应对，及时提供全面、快速有效的整体解决方案或数据库。为了更好地帮助广大用户开展生物毒素残留分析检测，岛津公司已推出了《食品中真菌毒素检测整体解决方案》和《LC-MS/MS生物毒素分析方法包》，供相关用户参考使用。以下为最新版生物毒素分析方法包包含的毒素品种：

仪器信息网讯 2016年9月9日，在第34届中国质谱学会学术年会即将拉开帷幕之前，赛默飞世尔科技(以下简称赛默飞)2016年质谱客户交流会在青海省西宁市举行。本次交流会题为“应用研究的前沿进展及热点分析”，设有无机质谱和有机质谱两个专场。近300位到场用户深入探讨了最新质谱应用技术，技术探讨范围涉及蛋白质组学、制药、食品环境、临床诊断检测、地球科学和材料科学等诸多领域。十七位质谱应用资深专家以报告形式分享了各自的应用研究经验。　　本次用户交流活动也是赛默飞2016质谱新品在中国的首次公开亮相。在2016年美国质谱年会上，赛默飞发布了一款更加贴近应用的GC-MS——Exactive GC Orbitrap。此产品可以说是去年发布的Q Exactive GC Orbitrap气质系统的优化版，其淡化了HCD 碰撞池，离子在C-trap捕集阱富集后直接进入Orbitrap进行分离，非常适用于靶向筛选和常规分析中的精准定量。Exactive GC Orbitrap GC-MS系统有机专场交流会现场无机专场交流会现场赛默飞色谱和质谱高级市场经理姚垚　　赛默飞色谱和质谱高级市场经理姚垚为有机质谱专场致开幕辞，也介绍了目前赛默飞在全球和中国的发展情况。她介绍说：赛默飞致力于解决分析难题、改善临床诊断和提高实验室生产能力，目前在全球的年销售额达到170亿美元、研发投入也超过了7亿美元/年，业务已经遍布全球50个国家。其中，赛默飞中国在2015年的销售额达到14亿美元。中国已设立多家生产工厂和创新中心，在赛默飞的产品生产和研发中发挥重要作用，目前的赛默飞中国能够生产更精湛的产品并提供更优良的服务。　　有机质谱专场设有十三个报告，以下介绍报告内容。清华大学蛋白质研究技术中心 刘晓蕙 报告题目《代谢组学高通量流程方法开发》　　刘晓蕙在报告中介绍了团队如何用质谱做代谢组学高通量分析。她讲解了采用四极杆-Orbitrap质谱进行亲水代谢物和疏水脂质的非靶向组学数据分析流程，通常来讲质谱数据分析比数据采集要花更多时间。另外，还介绍了用三重四极杆做亲水代谢物的靶向代谢组学分析，其中包括靶向代谢流分析。刘晓蕙还以Glucose-6C13代谢流分析、Glutamine-N15/N15-NH3代谢流分析为例分别说明了C和N的质谱代谢流分析。该团队也在非靶向代谢流分析方面做出了探索。第三军医大学生物医学分析测试中心 万瑛 报告题目《Analysis of the RabGTPaseInteractome in Dendritic Cells Reveals Anti-microbial Functions of the Rab32 Complex in Bacterial Containment》　　万瑛介绍其研究团队通过Rab GTP酶的蛋白组学分析，对树突细胞内膜组织、传输途径和功能划分有了更深刻的了解。Rab32 给LRO提供了抑制机理，在李斯特菌感染后引起树突细胞内免疫保护。李斯特菌吞噬体中含有Rab32-Phb-Phb2复合物。北京大学 王初 报告题目《传统中药降脂活性的组学分析和机制研究》　　饮食等生活习惯导致目前非酒精性脂肪肝(NAFLD)普遍存在。王初介绍该研究团队发现了能够降低脂质堆积的天然中药分子-黄芪苷。通过成像技术发现黄芪苷确实能够使肝脏脂肪大大减少。在脂肪酸代谢途径中，黄芪苷与生物酶能够发生特异性结合，协同激活调控脂肪代谢通路。细胞实验完成后，研究组在大鼠体内实验，发现加入黄芪苷饮食确实能够大鼠动物脂肪肝转良性。中国科学院生物物理研究所 李岩 报告题目《临床质谱介绍》　　李岩介绍了医学检验项目的各种类型，据介绍，我国三级医院目前的医学检验项目为1400项，美国为3000项。在我国的独立医学实验室也开展了1000项的医学检验项目，更偏重基因检测。质谱以其灵活和准确性是临床检测中非常重要的工具，能够应用于微生物检测及其他定量检测。MALDI质谱目前在我国医疗机构推广的不错，对MALDI质谱分析微生物菌非常重要，目前只有两家厂商具有MALDI质谱菌库。在新生儿遗传代谢病筛查方面，目前能够采用质谱检测一个标本中40余种氨基酸、有机酸和脂肪氧化代谢产物。李岩还介绍了维生素D检测、治疗药物检测、毒理检测、包括类固醇激素内分泌激素类等临床应用情况，并希望质谱的优势和特点能够在临床应用中得到更大发挥。中国科学院大连化学物理研究所 胡春秀 报告题目《基于LC-MS的脂质组学及其在疾病研究中的应用》　　胡春秀介绍了基于LCMS的非靶向脂质组学分析思路，该团队研发的新方法(UPLC-Q Exactive HF)能够检测出样本中21类400种脂质，分析时间仅为20min。在此基础上，研究者引入了稳定同位素标记辅助的脂质组学新方法，自动化的同位素异构体筛选和天然同位素的校正能够得到692个同位素中间体形式离子，在匹配同位素异构体之后能够有203个标记脂质，覆盖12(亚)类。胡春秀还介绍了稳定同位素标记辅助的脂质组学评价肌肉组织在脂毒性下的脂质动态过程以及多组学数据整合的前列腺癌脂质代谢和标志物研究。四川大学华西医院生物治疗国家重点实验室 戴伦治 报告题目《The characterization and regulation of lysine 2-hydroxyisobutyrylation》　　戴伦治介绍了生物体内蛋白质相互作用，以及去乙酰化、去琥珀酸化等的调控机制。并详细讲了解该研究团队的最新翻译后修饰(PTMs)的表征和鉴定策略。赛默飞世尔科技 周哲 报告题目《Orbitrap高分辨质谱结合组学方法应用于食品鉴别、中药品种区分及药物杂质研究》　　周哲首先介绍了采用Orbitrap质谱的组学分析在中药肉苁蓉区分中的应用。研究团队收集了36种不同产地肉苁蓉，组学方法鉴定出69个苯乙醇苷类成分。并利用主要成分的PCA图成功区分3种肉苁蓉，找到8个用于品种区分的关键Biomarker。接着，周哲通过杂质谱评价分析了原研、仿制药一致性评价。另外，该团队还研究了采用Orbitrap质谱代替人工进行白酒的不同品牌间、不同等级酒类间的香型鉴定。浙江清华长三角研究院 任一平 报告题目《食品中微量蛋白质鉴别技术及其应用》　　任一平介绍了在婴幼儿乳粉营养强化成分分析、乳品真伪鉴别等乳制品检测的现状。该团队根据牛乳α -乳白蛋白长肽，设计了同位素内标短肽以测定牛乳中α -乳白蛋白含量。任一平表示，国产大品牌婴幼儿乳粉的质量已经大大提高，不合格率很低。而经过实验分析，海淘奶粉仅乳清蛋白含量这一项的不合格率就达到三成。就此，任一平呼吁大家不要盲目进行乳粉海淘。中国农业科学院油料作物研究所 王秀嫔 报告题目《巧辨脂香—基于指纹谱的食用植物油甄别系统》　　王秀嫔介绍了不同种油类的鉴别手段，包括LipidSearch搜库鉴定脂质分子结构。她还介绍了SIEVE软件PCA分析用于分析数据质量控制，分析6中常见植物油样本时可得到明显的PCA图识别分析。研究团队研发的甘油三酯分析TIT软件能够通过识别甘油三酯来鉴别不同油脂，可做三级谱，目前已经挂放在油料所网站，可免费下载。王秀嫔还介绍了GC×GC-TOF/MS发用于油类鉴别。山东中医药大学 蒋海强 报告题目《传统中药抗高血压的代谢组学及脂质组学研究》　　蒋海强介绍了该团队围绕中医药代谢组学的研究背景进行的抗血压代谢组学和脂质组学研究工作。其中包括系列中药干预SHR的代谢组学及脂质组学研究。该团队从平肝方药干预SHR的代谢组学、藤菔降压干预SHR代谢组学、泽泻干预SHR的代谢组学和藤菔降压片干预临床患者的代谢组学和脂质组学进行了研究。研究发现藤菔降压片干预前后样本之间存在着特征性代谢模式的一定差异 经分析和数据库查询鉴定出差异代谢生物标记物67个。浙江中医药大学 胡长峰 报告题目《多维质谱“鸟枪法”脂质组学分析技术在风湿免疫性疾病研究中的应用》　　胡长峰介绍了多维质谱“鸟枪法”脂质组学分析方法(MDMS-SL)的详细流程，主要包括样本脂质提取、源内分离、多维质谱测定、两步法定量、数据自动处理和分析。采用MDMS-SL可以对磷脂类、脂肪类、鞘脂类、甾醇类化合物及其过氧化物、酰基肉碱等40多类脂质分子进行定性、定量分析。该研究团队收集了几种类别的临床样本，针对风湿免疫性疾病脂质组学进行了研究-“鸟枪法”脂质组学对黄芪苷调节肺纤维化诱导的肝脏脂质代谢异常的研究。激素治疗会给病人身体带来巨大的变化，长期大量使用激素会导致肝脏中的脂肪沉积，而组学研究发现黄芪苷可以在激素使用下对肝脏起到保护作用。还介绍了系统性红斑狼疮的脂质组学研究进展，可能为疾病的治疗和早期诊断提供新思路。　　长春中医药大学杨洪梅 报告题目《中药小分子和核酸的相互作用的研究》　　杨洪梅介绍，该研究团队利用链霉素亲和包被的96孔板结合UPLC-Orbitrap MS建立了一种从中药提取物中筛选三链DNA结合剂的新方法。利用该方法从黄连、黄柏、山楂叶等提取物中筛选出了新的三链结合剂。该团队还发现原小小檗碱型生物碱对四链DNA的选择性不佳，它们与四链DNA的结合模式可能是插入模式，防己诺林碱和粉防己碱的结合模式可能是末端堆积。赛默飞世尔科技孙佳楠 报告题目《2016全美质谱年会赛默飞液质技术新进展及前沿应用》　　赛默飞世尔科技在今年美国质谱年会针对蛋白质研究领域推出了一台色谱仪、两款软件和三套解决方案。孙佳楠着重讲解了BioPharma Finder 2.0软件在完整蛋白分析和肽图分析中的应用，能该软件也能提供后修饰定量报告。另一款软件Proteome Discoverer 2.2主要用于集成化交联肽短搜索、交联肽段注释、二硫键解析等方面。三套解决方案名称分别为：毛细管电泳质谱联用技术、针对结构生物学研究的氢氘交换质谱和交联质谱技术、TMT标记定量。赛默飞质谱用户海报展示　　为了促进学术交流，本次交流会特设海报展示环节，展示近期用户应用进展。　　质谱和色谱销售经理方宇，在介绍Orbitrap产品的发展情况时说：“赛默飞将继续发展Orbitrap技术，之前已有的系列Orbitrap都得到了用户的认可。相比于离子阱，四极杆能够在实现更加快速的分析，目前我们更注重Orbitrap与四极杆的串接以及包括Orbitrap、离子阱和四极杆三种检测器的三合一质谱技术的发展。” 仪器信息网编辑：郭浩楠

p 　 img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/1f580e19-84cb-45d7-bfe6-2c8008729134.jpg" title=" 1.jpg" alt=" 1.jpg" style=" text-align: center " / /p p style=" text-align: center " 从左至右依次为：论文第一作者何新华、戴江、黄怡娇，论文通讯作者李涛 br/ /p p 　　中青在线北京2月22日电(邵龙飞 中国青年报· 中青在线记者 王裴楠)病毒感染因其变异性强、传播迅速等特点成为重大疫情防控的主要挑战，对机体抗病毒机理的深刻认识是应对病毒感染的关键所在，日前，我国科学家在该领域取得重要突破。军事科学院军事医学研究院李涛博士和张学敏院士团队经过近5年潜心研究，成功发现细胞“门神”——环鸟腺苷酸合成酶(cGAS)抵抗病毒感染关键调控机理。这也是新的军事科学院调整组建后，在生命科学基础研究领域取得的重要科研突破之一。 /p p 　　北京时间2月22日凌晨，国际顶级学术期刊《Cell》(《细胞》)在线发表了相关研究论文。该院戴江博士、博士生黄怡娇以及何新华博士是文章的共同第一作者。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/a2b51919-3e48-4231-ac02-a6b8bf221ffc.jpg" title=" 2.jpg" alt=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: center " 科研团队成员共同观测分子影像并交流发现 /p p 　　据了解， strong 当病毒入侵机体时，其自身遗传物质(如DNA等)会不可避免地被带入到宿主细胞中，继而导致机体针对这些外源DNA迅速做出强烈的免疫应答以清除病毒感染，甚至不惜以伤及自身为代价，这是病毒感染导致致死性炎症的主要原因 /strong 。其中， strong DNA感受器cGAS蛋白质在DNA从细胞内部触发免疫和自身免疫反应中起到了关键作用 /strong 。此外，除感受病毒入侵，cGAS的异常激活也是系统性红斑狼疮、AGS综合征等一类自身免疫疾病的关键致病因素。“寻找有效控制cGAS活性的手段并探究其调控机制，对抵抗病毒感染、重大传染病防控及自身免疫疾病的治疗都至关重要。”李涛博士介绍说。 /p p 　　围绕这个关键科学问题，李涛博士团队和张学敏院士团队展开了联合科研攻关，旨在从cGAS的调控机理研究入手，寻找控制cGAS激活的手段，以期为抗病毒感染和相关疾病的治疗寻找新的突破。经过近5年的深入研究， strong 该团队发现乙酰化修饰是控制cGAS活性的关键分子事件，并揭示了其背后的调控规律 /strong 。在药物设计专家何新华博士的具体参与下，研究人员综合利用生物质谱及色谱分析等技术，并通过特异位点乙酰化抗体等进行生物化学验证，最终发现 strong 乙酰水杨酸(阿司匹林)可以强制cGAS发生乙酰化并抑制cGAS的活性 /strong 。随后，研究人员利用实验动物和AGS病人的细胞进一步验证了他们的发现。 /p p 　　军事医学研究院院长张士涛介绍说，由于cGAS在疾病发生和治疗中的重要作用，其干预手段一直是国际前沿领域的热点竞争方向，许多国际制药集团和科研团队都在试图寻找cGAS的干预手段。李涛博士和张学敏院士团队从机理研究入手，聚焦前沿、独辟蹊径，挖掘出百年老药阿司匹林可以通过乙酰化作用抑制cGAS激活。该工作不仅揭示了阿司匹林作用于人体的全新靶点和分子机制，还可能为一类目前无药可治的自身免疫疾病提供治疗方法。 /p p style=" text-align: center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201902/uepic/2243182b-e22d-44bd-a244-cf480c9f05a1.jpg" title=" 3.jpg" alt=" 3.jpg" / /p p style=" text-align: center " 李涛博士与团队科研人员在实验室 /p p 　　在这一国际竞争激烈的前沿领域取得重要科研成果是军事科学院坚持从实验抓起大力推动科研创新的一个缩影。军事科学院领导表示，该院把抓好科学实验作为打造高水平军事科研机构的关键举措之一，他们系统梳理技术清单，调整资源投向投量，科学确定重点加强科研方向和重点培育科研方向，自主设计重大科研工程，重点抓好科研实验环境建设。目前，仅军事医学研究院就有3个国际组织指定实验室，1个国家重大科技基础设施，3个国家重点实验室。 strong 张学敏院士领衔的团队是“国家自然科学基金创新研究群体”，也是蛋白质组学国家重点实验室、抗毒药物与毒理学国家重点实验室的组成部分。 /strong /p p 　　今天，人类仍然面临着病毒感染的严重威胁。据悉，人类迄今已经认识的病毒可能仅占自然界病毒种类的1%。因此，如何在源头上掌握应对病毒感染及其所致重大疫情的主动权，是摆在科研人员面前的一项重要而艰巨的任务。张学敏院士说，该工作通过对抗病毒感染本质规律的揭示，使我们未来在应对重大疫情时，不仅对控制已知病毒感染具有手段，还有望对未知病毒感染具备应对能力。 /p

用户之声|赛默飞深入石化分析一线 助力REACH法规研究 “你买到口罩了吗？” 最近大家云见面最常问的就是这句话。疫情之下，医用口罩变为紧缺物资，也让其重要原材料——聚丙烯成为行业关注焦点。 作为过滤新冠病毒气溶胶的核心关键材料，聚丙烯更是《中国制造2025》高分子材料重点发展领域之一。聚丙烯的迅猛发展，丙烯聚合用催化剂起了很大的推动作用。新型内给电子体开发是聚烯烃催化剂发展的源动力，通过内给电子体复配可使内给电子体之间优势互补，得到综合性能更优的聚丙烯催化剂，大量具有优良加工性能的聚丙烯产品不断出现。 内给电子体含量的准确测定对于催化剂研发、生产起着至关重要的作用，然而到目前为止，国内外对各种助剂在催化剂中含量的检测方法鲜见相关文献报道。赛默飞提供的气相色谱，气质联用，以及气相色谱和红外联用技术，为催化剂内给电子体定量和定性分析，提供创新性技术分析平台。创新技术平台气相色谱-质谱联用系统 气相色谱-红外联用系统 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院（以下简称"北化院"）是国内最早从事石油化工综合性研究的科研机构之一，致力于建设世界一线的能源化工研究机构。设立了聚烯烃国家工程研究中心、国家高分子材料与制品质量监督检验中心等10个全国性技术中心，在聚烯烃催化剂研究方面处于国际先进水平，已有多个聚丙烯催化剂实现工业化生产。其中，不仅包含单一内给电子体催化剂，还有基于内给电子体复配技术催化剂。 陈松，博士，高级工程师，中国石化北京化工研究院高级专家，第九届石油炼制分会炼油分析及规格标准化委员会专家咨询组成员，中国石化北京化工研究院分析研究所烯烃原料分析中心负责人。以北化院聚烯烃催化剂及乙烯技术为基础长期从事烯烃原料及聚烯烃材料VOC分析技术研究工作。完成石油工艺和煤化工工艺路线聚合级烯烃原料中近150种微量杂质的分析技术建立工作，及聚烯烃材料VOC中100种挥发性有机物嗅觉数据库建立。起草多项国家标准行业标准，获得中石化多项科技进步奖、专利，获得中国石化闵恩泽青年科技人才奖，等等。 北化院分析研究所烯烃原料分析中心负责人陈松博士表示：我院工艺组正在研究催化剂研制过程中内给电子体含量对催化剂性能的影响，GCMS和GC-IR在项目过程中发挥非常重要作用。两台仪器都是2008年采购的，至今已使用十二年，仪器性能依然十分稳定。 两台仪器除助剂分析外，早在2010年中国石化为国内化工品遵循欧盟REACH法案研究和注册期间，承接了很多重要分析项目，也立下汗马功劳。 出口欧盟苯乙烯谱图 根据欧盟《关于化学品注册、评估、许可和限制的法规》(简称“REACH”)要求，欧盟委员会建立统一化学品监控管理体系，将欧盟市场上约3万种化工产品及其下游纺织、轻工、制药等产品分别纳入注册、评估、许可3个管理监控系统，成为石油化工、轻工和纺织等相关产业出口欧盟贸易技术壁垒。 顺利通过欧盟REACH法规的预注册和注册，是中国石化产品进入欧盟市场的前提，也是中国石化实现向国际化能源化工公司战略目标发展的重要步骤之一。同时，中国石化产品在欧盟进行预注册和注册后，下游用户可免于注册，选用中国石化产品，可为下游用户开创进入欧盟市场的绿色通道。 按照中国石化总部要求，通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)和气相色谱-红外联用仪（GC-IR）平台，分两个阶段及时完成应对REACH正式注册可气化有机物的定性定量试验，向欧盟提交符合注册要求的化学品相关材料全部谱图、数据和测试方法说明。更重要的是，该项目加快我国化学品管理法规与国际接轨的步伐。 石化行业正面临深度结构调整、转型升级的严峻挑战。赛默飞卓越的气相色谱、气质联用系统和完善的解决方案可应用于石化勘探开采、生产过程控制、生产工艺优化以及工业“三废”监管等领域，助力石油化工产业立足环境友好实现高质量发展。

中国全面启动人类蛋白质组计划 　　&mdash &mdash 生物医学研究院杨芃原教授等复旦团队深度参与 　　&ldquo 中国人类蛋白质组计划&rdquo (CNHPP)6月10日在京全面启动实施，主要目标是以我国重大疾病的防治需求为牵引，发展蛋白质组研究相关设备及关键技术，绘制人类蛋白质组生理和病理精细图谱、构建人类蛋白质组&ldquo 百科全书&rdquo ，全景式揭示生命奥秘，为提高重大疾病防治水平提供有效手段，为我国生物医药产业发展提供原动力。 　　该计划分为三个项目具体实施：&ldquo 中国人类蛋白质组草图&rdquo A类S973项目，&ldquo 人类蛋白质组大数据库和知识挖掘&rdquo 国际合作项目和&ldquo 蛋白质测序新技术新装备及配套试剂国产化&rdquo 863主题项目。复旦大学有关课题组作为核心团队之一深度参与CNHPP计划。化学系和生物医学研究院杨芃原教授担任专项管理委员会委员, 并作为首席科学家领衔&ldquo 蛋白质测序新技术新装备及配套试剂国产化&rdquo 863主题项目。生物医学研究院申华莉副研究员(课题组长)负责&ldquo 蛋白质测序新技术新装备及配套试剂国产化&rdquo 项目中的电喷雾-质谱仪器国产化课题, 化学系杨芃原、徐国宾博士参加激光解析基体辅助-质谱仪器国产化课题。中山医院钱菊英教授(课题组长)和生物医学研究院张莉娟博士负责&ldquo 中国人类蛋白质组草图&rdquo 项目中的循环系统蛋白质组课题(包括心脏和血细胞)，参加人员还有来自生命科学学院和肿瘤医院的课题组。中山医院刘银坤教授参加&ldquo 中国人类蛋白质组草图&rdquo 项目中的消化腺系统蛋白质组课题(肝脏和胰脏等)，肿瘤医院蔡三军教授和生物医学研究院陆豪杰教授参加&ldquo 中国人类蛋白质组草图&rdquo 项目中的消化道系统蛋白质组课题(胃、肠等)。化学系张祥民(课题组长)、陆豪杰(课题组长)、邓春辉(课题组长)、杨芃原等教授和基础医学院顾建新教授(课题组长)还为主参加了&ldquo 中国人类蛋白质组计划&rdquo 中建立新技术新方法的S973/863项目的有关课题。化学系杨芃原教授负责染色体蛋白质组计划中8号染色体蛋白质组任务，生物医学研究院钟凡副研究员(课题组长)负责染色体蛋白质组计划中缺失蛋白质的发现和验证课题。生物医学研究院吴飞珍副研究员和钟凡副研究员还参与&ldquo 人类蛋白质组大数据库和知识挖掘&rdquo 的有关任务。 　　人类蛋白质组计划(HPP)是继基因组计划之后人类全面探索自我奥秘征程中又一伟大科技工程，是新世纪第一个国际大型科技合作计划。中国科学家率先倡导并领衔了人类第一个器官(肝脏)国际蛋白质组计划(HLPP)，开中国引领国际大型科技合作计划之先河，所形成的理论框架、整体策略和技术标准被国际同行认可和应用，为人类蛋白质组计划的全面展开发挥了示范和指导作用。近4年，中国在这一领域国际核心刊物发文章1000多篇，跃居世界第二。在乙酰化新的代谢通路调控机制、炎症诱发肿瘤、骨形成调节、疾病易感性等方面取得系列原创成果。 　　CNHPP产生的大数据将全景式地揭示人体蛋白质组成及其调控规律，解读人类基因组这部&ldquo 天书&rdquo 。构建的人类蛋白质组生理和病理图谱，将准确呈现各种病理状态下蛋白质组的变化，揭示疾病的发病机制和病理过程，发现系列新型诊断标志物、治疗靶点和创新药物，为全面提高疾病防诊治水平提供新策略新手段。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 自质谱成像技术于二十世纪80年代前半期诞生以来，至今为止不断持续着技术改革，并被广泛运用于以新药研究和代谢产物研究领域为首的众多领域中。如今仍以提升灵敏度和空间分辨率、重现性等为目标，不断进行着技术改良。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 同时，也开发出多种离子化所需的基质，如何从这些基质中选出适用于检测目标化合物的基质成为重点。 span style=" text-indent: 2em " 除基质选择外，其涂布方法也会对分析结果造成很大影响，因此，现有多个应用于检测目标化合物的基质涂布方法正在研究中。大致可分为喷雾法和升华法两种方法，两种涂布方法均有自己的优缺点，现阶段经常会同时使用两种方法。本公司开发了能控制基质膜厚的基质升华涂布装置iMLayer（图1），对涂布方法进行研究。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 我们针对以往难以重结晶的基质9AA，开发了升华后重结晶的方法，并在此进行报告。此外，还将对小鼠肝脏中低分子量代谢产物的MS成像结果示例进行介绍。 /p p style=" text-align: right text-indent: 2em line-height: 1.75em " ——R.Yamaguchi, E.Matsuo, T.Yamamoto /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 1、不同基质涂布方法对MS成像分析造成的影响 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 基质涂布方法对基质的结晶形成和MS成像分析造成的影响如表1所示。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 与升华法相比，通过喷雾法生成的基质的结晶较粗，并可能因样本中所含成分的渗漏导致空间分辨率降低。均匀性较差，基质溶液干燥后结晶时会依赖湿度和温度等周围环境，因此重现性也会变差。另一方面，样本中所含化合物的提取效果较好，可能提高检测灵敏度。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 相比之下，升华法具有结晶较细、难以渗漏、均匀性好、重现性良好的特点，是高空间分辨率成像所不可或缺的方法。但相对的，其样本中成分的提取效果不佳，在灵敏度上可能存在不利的一面。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 实际的测量灵敏度依赖于检测化合物的结构。例如，在分析磷脂质等时，采用升华法便具有足够的灵敏度，诸如胺碘酮等药物可以足够的灵敏度完成MS成像（参考应用文集B61）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 另一方面，在检测小鼠肝脏等器官中含有的ADP 和ATP 等低分子量代谢产物时，通过升华法进行基质涂布，由于没有任何提取效果，无法得到足够的灵敏度。因此，绝大多数例子都是通过喷雾法涂布9AA来实施MS成像，但其空间分辨率相对较低。于是，我们对将DHB和CHCA上使用的升华后重结晶法涂布9AA所需的条件进行了研究。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/0178e2f4-5edd-42fd-ab37-3b27f1e3173b.jpg" title=" 微信截图_20200619165723.png" alt=" 微信截图_20200619165723.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " 图1 基质升华装置iMLayer /p p style=" text-align: center " 表1 基质涂布方法对结晶形成和MS成像分析造成的影响 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/962223c2-c637-4894-9498-e953c6d6b688.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 2、基质升华后重结晶法 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " 对9AA进行升华后重结晶。如图2所示，将含有5%甲醇的滤纸和升华处理后的样本放入相同容器中，于37℃的恒温环境下静置5分钟。此时，滤纸中的5%甲醇蒸发，渗入样本中，在提取样本中化合物的同时会使少许9AA结晶溶解。之后将其真空干燥器内干燥10分钟，使溶解的9AA进行重结晶。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/b1b946ad-81b9-4670-bd42-0b2b1b03f739.jpg" title=" 33333333333333.png" alt=" 33333333333333.png" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " 图2 9AA升华后重结晶的方法 /span /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/8767d240-e8eb-44fc-8470-cff5822571a1.jpg" title=" 444444444.png" alt=" 444444444.png" / /p p style=" text-align: center " 图3 成像质谱显微镜iMScopeTRIO /p p style=" text-align: center " 表2 iMScope i TRIO /i 测量参数 /p p style=" text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/69636f83-0667-4f8a-a02b-4d1c757bc977.jpg" title=" 55555555555.png" alt=" 55555555555.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 3、使用升华后重结晶法提高MS成像灵敏度 /strong /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 对9AA升华后重结晶的小鼠肝脏样本，使用成像质谱显微镜iMScope& nbsp i TRIO /i （图3），根据表2的参数进行质谱成像分析。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 对比升华法进行基质涂布样本与升华后重结晶样本的分析结果、比较其分析区域的平均质谱图（图4）。仅采用升华法时、能强烈检测到基质9AA的峰（m/z 385.14）（图4▼），基本上检测不到低分子量代谢产物的峰，但通过实施升华后重结晶，使来自低分子量代谢产物的峰强度增加（图4▼等），确认其提升检测灵敏度的效果。此外，其他多个低分子量代谢产物的MS图像，通过升华后重结晶的处理，能够获得更为清晰的MS图像（图5）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em " 针对难以重结晶的9AA开发的升华后重结晶方法，充分利用升华法的优势成功实现了无损且高灵敏度的MS成像分析。 /p p span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/0bbf3127-6052-4b6a-af7e-a0c6fc57f542.jpg" title=" 6.png" alt=" 6.png" / /p p style=" text-align: center " 图4 质谱图（升华法和升华后重结晶法的比较） /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/de208828-8702-40d6-8202-037e64b3f190.jpg" title=" 7.png" alt=" 7.png" / /p p style=" text-align: center " 图5 MS图像（升华法和升华后重结晶法的比较） /p p br/ /p

编者按：持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，POPs）是指具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性的有机污染物，比如二噁英（Dioxin）、多氯联苯（PCBs）和多溴联苯醚（PBDEs）等，并通过各种环境介质能够长距离迁移并对人类健康和环境具有严重危害。而二噁英作为其中具有非常大潜在毒性的物质，受到越来越广泛的关注。万分之一甚至亿分之一克的二噁英就会给健康带来严重危害。 　　联合国环境规划署(UNEP)于2001年5月23日通过了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》(以下简称《斯德哥尔摩公约》)，旨在减少或消除POPs的排放，保护人类健康和环境免受其危害。2004年，中国正式加入《斯德哥尔摩公约》，迎接更多POPs研究工作的挑战。基于以上大环境背景，国家环境保护二噁英污染控制重点实验室成立，并于2008年通过验收。 　　为广泛征求用户的意见和需求，了解中国科学仪器市场的实际情况和仪器应用情况，仪器信息网自2008年6月1日开始，对不同行业有代表性的“100家实验室”进行走访参观。日前，仪器信息网工作人员参观访问了本次活动的第三十二站：国家环境保护二噁英污染控制重点实验室。 　　目前，国家环境保护二噁英污染控制重点实验室主任黄业茹研究员带领的团队由18名科研人员组成，具有高级职称以上10人（研究员4人），其中博士7人，硕士6人。实验室设立学术委员会，魏复盛院士担任国家环境保护二噁英污染控制重点实验室首届学术委员会主任。 二噁英研究室刘爱民主任接待了仪器信息网到访人员。首先刘主任介绍到：“我们实验室是以二噁英类持久性有机污染物POPs为主要研究对象，借助现代分析技术和手段，致力于建立环境二噁英类污染防治信息库和服务平台，为我国环境二噁英类污染防治与管理提供技术支撑及政策建议以及为履行《斯德哥尔摩公约》提供技术支持。” 参观国家环境保护二噁英污染控制重点实验室 　　据刘主任介绍，实验室先后承担了国家“十五”科技攻关计划项目、环境保护部科技发展计划项目、科技部基础性工作专项研究项目、科技部重点新技术新方法科研项目、中日技术合作项目、国家863计划项目、国家973计划项目、国家环保公益性行业科研专项等多项重大科研课题，参与并完成多项国家环境保护重点调查项目，如全国持久性有机污染物（POPs）调查、全国土壤污染现状调查及污染防治项目等。与此同时，实验室建立了严格的质量保证和质量控制（QA/QC）体系，通过了中国实验室国家认可委员会（CNAL）的计量认证/实验室认可现场评审。值得一提的是，重点实验室在多次国际二噁英实验室间能力验证和比对实验中取得优异成绩，分析测试技术已达到国际同类实验室先进水平。 　　刘主任强调：“如果要建立一个符合标准的二噁英检测实验室需要很大投入，仅硬件方面就需要两千万元以上（包括分析仪器、内部装修）。我们实验室以向环境保护部提供管理技术支撑为中心，同时面向社会提供技术服务，能够完成过顶排放源废气、环境空气、水体、土壤、沉积物、飞灰等环境介质的二噁英类分析。” 　　为了适应二噁英痕量分析检测的需要，实验室布局合理，设计非常严格，值得借鉴。该实验室按功能分为开放实验区和超净实验区两部分，分区域实现样品的保存、处理和仪器分析，标准样品的保存和使用，有毒废物的保管和处置等功能。 　　开放实验区：主要从事除二噁英类以外的其他持久性有机污染物(POPs)的分析，由样品前处理室、仪器分析室组成。 　　超净实验区：主要从事二噁英类的分析，由高浓度样品前处理室、低浓度样品前处理室、仪器分析室、标准样品室、废物贮存室、器皿清洗室组成，总面积达200平方米，处于全封闭负压工作状态，在出入口处设两级缓冲间。　 低浓度样品前处理室 高浓度样品前处理室 　　“二噁英检测不允许失败，由于二噁英在样品中含量非常低，一次采样过程也很困难，所以二噁英检测条件非常苛刻，对实验室提出了极高的要求。检测实验是在压强小于室外环境的超净间内完成的，因为二噁英分析是一个超痕量分析，对实验室空白背景的要求也就非常高。” 　　作为环保系统内第一家开展环境介质中二噁英类监测的实验室，该实验室专门设立了超净实验区，配备独立的全新风空调及排送风系统，以实现对其内部温度、湿度、负压、换气频率等技术参数的控制，并设有监控室对超净实验区系统的工作状态进行时时监控，保证系统稳定运行。此外，自然风经初、中、高效三级过滤后进入超净实验区，以保证实验区的高洁净度，实验区内部的空气经活性炭吸附处理后排入大气，避免造成二次污染。 　　“此外，二噁英检测的主要工作还是‘样品前处理’，所以实验室按样品中二噁英含量浓度高低配备了两个样品前处理实验室。样品前处理室主要是采用玻璃仪器（大部分是国产品牌），而试剂耗材还是以进口为主，但是逐渐会倾向于国产化试剂、溶剂，比如常用到的二氯甲烷、丙酮，这样就可以有效降低检测成本，从而使得检测费用下降两到三成。”　　那么“二噁英痕量分析检测”都会装备哪些“利器”呢?走进该重点实验室，各种先进的分析仪器设备映入眼帘，如：高分辨气相色谱-高分辨质谱联用仪（HRGC-HRMS）、气相色谱-低分辨质谱联用仪（GC-LRMS）、顶空气相色谱质谱联用仪、液相色谱质谱联用仪、凝胶渗透色谱仪（GPC）、样品自动净化装置（FMS）、快速溶剂萃取仪（ASE）、自动索氏提取仪、废气及环境空气二噁英类采样装置等。　　 高分辨气相色谱-高分辨质谱联用仪（Agilent 6890N-Waters Micromass AutoSpec Ultimate NT） 　　仪器说明：目前，由于二噁英类物质分子量差别很小、含量非常低、基体复杂等，二噁英检测要求分辨率达到一万以上，通常采用高分辨气相色谱/高分辨质谱（HRGC/HRMS）进行测定。　　 BUCHI旋转蒸发仪　　 快速溶剂萃取仪 气相色谱-质谱联用仪 　　二噁英污染控制重点实验室在环境保护部的统一部署和协调下，先后参与完成多项全国环境污染状况调查工作，为政府部门掌握我国环境污染现状做了大量基础性工作。在环境持久性有机污染物（POPs）的监测、分析与监督管理方面，重点实验室充分发挥自身技术优势和经验，负责完成多项相关环境保护行业标准的制（修）订工作，并致力于开发新型快速分析方法。据实验室工作人员介绍，“目前，我国二噁英检测水平已达到国际水平，而在标准方法的制定方面还有待进一步完善。” 　　国家环境保护二噁英污染控制重点实验室制(修)订相关环境保护行业标准： 　　已制订并出台的标准 　　《危险废物(含医疗废物)焚烧处置设施二噁英排放监测技术规范》HJ/T365-2007 　　《水质二噁英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法》HJ77.1-2008 　　《环境空气和废气二噁英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法》HJ77.2-2008 　　《固体废物二噁英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法》HJ77.3-2008 　　《土壤和沉积物二噁英类的测定 同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法》HJ77.4-2008 　　《销毁日本遗弃在华化学武器空气中二噁英类的测定同位素稀释高分辨毛细管气相色谱/高分辨质谱法》HJ/T215-2005 　　《销毁日本遗弃在华化学武器废气中二噁英类的测定同位素稀释高分辨毛细管气相色谱/高分辨质谱法》HJ/T124-2003 　　正在制(修)订的标准 　　《水质 钒的测定 石墨炉原子吸收分光光度法》 　　《水质 肼的测定 对二甲氨基苯甲醛分光光度法》 　　《水质 甲基肼的测定 对二甲氨基苯甲醛分光光度法》 　　《空气质量 氮氧化物的测定》 　　《大气飘尘浓度测定方法》 　　《空气质量 飘尘中苯并[a]芘的测定乙酰化滤纸层析荧光光度法》 　　《水质 烷基汞的测定 气相色谱法》 　　《环境 甲基汞的测定 气相色谱法》 　　附录：国家环境保护二噁英污染控制重点实验室 　　http://www.cneac.com/Page/184/default.aspx

中科院上海药物所研究揭示HDAC抑制剂实体瘤治疗失败机制中国科学报讯 中科院上海药物所耿美玉课题组和丁健院士课题组合作，研究揭示了组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂对乳腺癌治疗不敏感的机制。相关研究已在线发表于《癌症细胞》。HDAC抑制剂是靶向肿瘤表观遗传修饰的分子靶向药物，但其治疗实体肿瘤效果不佳，且因机制不明，尚无合理的用药策略，极大限制其在临床上的广泛使用，成为领域内亟待解决的科学问题。该研究以乳腺癌/三阴乳腺癌为切入点，首次揭示细胞因子受体家族成员白血病抑制因子受体（LIFR）的反馈激活，是介导HDAC抑制剂治疗实体瘤不敏感的重要原因。研究发现，HDAC抑制剂通过上调LIFR基因启动子区的乙酰化修饰水平，招募组蛋白乙酰化修饰识别蛋白BRD4，进而转录上调肿瘤组织中LIFR表达水平，激活下游JAK-STAT3经典信号通路，致使临床治疗失败。尤为重要的是，联合BRD4或JAK抑制剂能够明显增敏HDAC抑制剂在乳腺癌，特别是三阴性乳腺癌的治疗效果。专家表示，该项研究成果对指导HDAC抑制剂治疗其他实体瘤具有普遍的指导意义，而LIFR-STAT3的激活则是HDAC抑制剂联合用药的重要标志物，其基于机制的联合用药策略将具有重要的临床转化价值。

近日来自中科院遗传与发育生物学研究所、湖北大学的研究人员在阿尔茨海默氏症研究中取得重要进展，他们在果蝇中发现HDAC6突变可挽救人类tau诱导的微管缺陷。相关论文&ldquo 生物通 HDAC6 mutations rescue human tau-induced microtubule defects in Drosophila&rdquo 发表在3月4日的《美国科学院院刊》（PNAS）上。 领导这一研究的是中科院遗传与发育生物学研究所的张永清(Yong Q. Zhang)研究员。其主要研究方向是利用传统的模式动物果蝇进行神经生物学的基础应用研究。张永清研究组博士研究生熊英为第一作者，该研究得到了中科院和国家自然科学基金委的资助。 阿尔茨海默氏症（AD）即我们常说的老年痴呆症。在65岁以上的人群中，大约10%患有阿尔茨海默氏症，这也让此病成为最常见的神经退行性疾病。随着社会人口的老龄化，其发病率呈上升趋势，但目前却没有准确诊断和有效治疗的方法。阿尔茨海默氏症的神经病理学标志包括神经元减少，以及神经纤维缠结和老年斑的出现。神经纤维缠结是神经内包涵体，早在80年代Tau蛋白就被证明是神经纤维缠结的主要构成部分， 2010年该蛋白的基因被证实是帕金森氏症的主要危险基因之一。 Tau蛋白是一种分布在中枢神经系统内的低分子量含磷糖蛋白，它能与神经轴突内的微管结合，具有诱导与促进微管蛋白聚合成微管，防止微管解聚、维持微管功能的稳定的的功能。对记忆和正常大脑功能起重要的作用。然而，在阿尔茨海默氏症和其他神经退行性疾病中，tau蛋白不仅不再发挥正常功能，还会转变为破坏脑细胞的&ldquo 恶棍&rdquo 因子。此时，tau蛋白发生异常磷酸化或糖基化以及泛素蛋白化时，tau蛋白会失去对微管的稳定作用，导致神经纤维退化，功能丧失。 当前，人们将紫杉酚（paclitaxel）和埃坡霉素D（epothilone D）等微管稳定药物视作是AD及相关Tau病可能的治疗方法。然而这些微管稳定药物会导致如神经病变和中性粒细胞减少等一些常见副作用。 为了发现能够抑制tau诱导微管缺陷的新因子，研究人员构建出了一种肌肉细胞异位表达人类tau的果蝇模型，利用这一模型研究人员可以对微管网络进行清晰成像。研究人员证实过表达的tau被过度磷酸化，导致了微管密度降低，及更大的碎片，这与从前在阿尔茨海默氏症患者和小鼠模型中的研究结果相一致。利用遗传筛查，研究人员发现组蛋白脱乙酰基酶6 (HDAC6)无效突变（null mutation）可以挽救肌肉和神经元中tau诱导的微管缺陷。研究人员采用遗传和药理学方法抑制HDAC6的tubulin特异性脱乙酰基酶活性，证实这一挽救效应有可能是通过增进微管乙酰化所介导。 这些研究结果表明了HDAC6有可能是阿尔茨海默氏症和相关Tau病的一种独特的有潜力的药物靶点，从而为该领域研究指明了新方向。

《科学》聚焦中国生物医学新成果 　　研究在一个全新的层面上呈现出广阔前景 　　美国当地时间2月19日，最新出版的《科学》杂志，罕见地同时发表两篇复旦大学生物医学研究院的最新成果。其中关于蛋白质向能量转化过程中“乙酰化修饰”的重要发现，对肝病、肿瘤等代谢疾病的药物研发提供了开拓性的思路，生物医学研究在一个全新的层面上呈现出广阔的前景。 　　2月19日，该项目的课题组负责人介绍了此项研究在药物研发等方面的意义。两篇分别题为《代谢酶的乙酰化协调碳源的利用和代谢流》和《蛋白赖氨酸的乙酰化调控》的文章，分别研究了乙酰化对蛋白质进行修饰以及对代谢通路进行调控的问题。 　　据介绍，人体好比一个“战场”，细胞就是士兵，维持着人体的基本功能 “赤手空拳”的蛋白质被乙酰“武装”起来后，才可以变成为人体“作战”的士兵。嫁接上一个乙酰基分子，修饰后的蛋白质就可以对细胞内的各类通路进行精确调节与控制。 　　乙酰调控蛋白质活性变化，使其中活跃、不活跃的部分相互平衡。而当平衡出现问题，就会导致代谢疾病。据了解，人类疾病中与代谢相关的占80%，包括肝病、肿瘤等。如果研制出一种药物能使乙酰“改邪归正”，对细胞进行正确调控，将成为一种全新的治疗方案。 　　“教科书中关于代谢调控内容将有可能被改写，乙酰化修饰的概念将可能成为代谢调控新内容”，相关负责人赵世民介绍说，细胞蛋白、代谢酶等大量非细胞核蛋白的乙酰化修饰，都是在研究中首次得到确认。 　　《科学》杂志以如此大的篇幅聚焦一个科研成果，实为罕见，充分显示了该研究的开拓性意义。《科学》的评论文章称：“了解赖氨酸乙酰化是如何调控，以及改变蛋白质乙酰化对特定细胞通路的影响，对人类疾病的意义不言而喻”。 　　更多阅读 　　《科学》杂志发表《蛋白赖氨酸的乙酰化调控》论文摘要(英文) 　　《科学》杂志发表《代谢酶的乙酰化协调碳源的利用和代谢流》论文摘要(英文)

点评专家｜高绍荣、乐融融（同济大学，干细胞专家），李伟、王思骐（中科院动物所，干细胞专家），吕志民（浙江大学，代谢专家），高平（广东医学科学院，代谢专家）哺乳动物细胞内，存在两个具有遗传物质的细胞器：细胞核与线粒体。这两者自从大约二十亿年前的相遇，开始了相恋相依的进化历程。多能干细胞独特的自我更新能力及分化为多种细胞类型的能力，使其在再生医学和发育生物学研究中受到了极大的关注。胚胎干细胞(embryonic stem cell, ESCs)及诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells, iPSCs)是两种常见的多能干细胞。多能干细胞具有特殊的表观遗传修饰状态，而许多线粒体代谢产物如：乙酰辅酶A、α-酮戊二酸、NAD+等作为组蛋白修饰酶的辅基直接发挥重要作用。刘兴国团队在国际上独辟蹊径，以多能干细胞模型系统的阐明了线粒体氧离子调控组蛋白甲基化与DNA甲基化1，2，线粒体代谢产物调控组蛋白乳酸化、乙酰化3，线粒体磷脂调控组蛋白乙酰化及基因表达4-6等一系列通过反向信号模式调控细胞核的全新模式。三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle, TCA cycle)作为需氧生物体内最普遍存在的代谢途径，是物质代谢与能量代谢的重要枢纽。线粒体TCA循环酶正常行驶功能是TCA循环维持的关键。TCA循环酶在一些恶性肿瘤细胞中能从线粒体转运到细胞核内发挥DNA修复和表观遗传调控的作用7。然而，TCA循环酶在多能性获得与转变中时空调控的规律和作用还完全不清楚。2022年 12月2日，Nature子刊 Nature Communications 在线发表了中科院广州生物医药与健康研究院刘兴国课题组持续性工作的最新研究成果“Nuclear Localization of Mitochondrial TCA Cycle Enzymes Modulates Pluripotency via Histone Acetylation”（线粒体TCA循环酶入核通过组蛋白乙酰化调控多能性）8。该研究发现，多种线粒体TCA循环酶在多能干细胞获得、状态转变以及转变为全能干细胞等过程中均存在从线粒体转运到细胞核的现象，并且核定位TCA循环酶调控上述过程。核定位丙酮酸脱氢酶 (Pdha1) 能促进细胞核内乙酰CoA从而促进组蛋白乙酰化修饰，并进一步打开多能性相关基因，促进多能性获得。该研究揭示了线粒体TCA循环酶入核通过表观遗传调控多能性的重要作用，拓展了线粒体反向信号调控干细胞多能性的新模式。刘兴国团队聚焦多能性的各个过程，包括：多能干细胞获得（iPSCs重编程）、始发态-原始态转变（Primed-Naïve转变）、转变为全能干细胞（ESCs-类二细胞期细胞（2CLCs）转变）。在以上过程，均发现线粒体内TCA循环酶类包括Pdha1、Pcb、Aco2、Cs、Idh3a、Ogdh、Sdha、Mdh2等存在从线粒体向细胞核转运的现象。其中，过表达核定位TCA循环酶Pdha1、Pcb、Aco2、Cs及Idh3a能促进干细胞多能性的获得及Primed-Naïve转变。另外核定位的Pdha1还能促进ESCs向2CLCs的转变。Pdha1对多能干细胞命运的作用依赖于其丙酮酸脱氢酶活性。体细胞重编程早期TCA循环酶入核刘兴国团队发现，在多能性获得过程中，核定位TCA循环酶Pdha1不改变细胞的有氧呼吸及糖酵解动态平衡。核定位Pdha1通过促进细胞核内乙酰辅酶A的合成为组蛋白乙酰化提供反应底物，促进组蛋白H3乙酰化, 尤其是H3K9及H3K27两个位点的乙酰化修饰水平。进一步研究发现，核定位Pdha1能促进多能性相关基因的转录起始位点及增强子区域的H3K9ac及H3K27ac水平。核定位Pdha1能促进P300及重编程因子Sox2/Klf4/Oct4对他们下游靶标（多能性基因）的结合，并促进多能性相关基因染色质的重塑，进而促进多能性的获得。这一工作也为目前新的组蛋白修饰如：组蛋白棕榈酰化、巴豆酰化、丁酰化修饰等的研究提供了新的研究思路，这些修饰也依赖于线粒体产生的代谢物。本研究描述了多个 TCA 循环酶的转运入核。除了Pdha1 外，其他TCA 循环酶也可能在调节细胞核中的表观遗传学中发挥类似作用，提示细胞核中可能存在类似于线粒体中的复杂代谢循环，并调控多种表观遗传途径。本研究阐明的Pdha1转运入核为组蛋白乙酰化提供局部乙酰辅酶 A，是一种全新的通过活跃的组蛋白乙酰化维持染色质开放状态的新途径。这一途径对于多能性至关重要，表明在早期发育中重要的生理意义。另一方面，肿瘤干细胞同样表现出开放的染色质结构、过度活跃的组蛋白乙酰化和从氧化磷酸化到无氧糖酵解的代谢转换，这一新途径也可能为肿瘤干细胞的病理研究提供信息。细胞核与线粒体在二十亿年相恋相依中，进化很多的交流方式，其中线粒体代谢物入核作为表观遗传酶的辅基是重要的一种。这就像线粒体与细胞核隔着细胞质的海洋，“一种思念上兰舟，二处闲愁寄红豆”，代谢物就是那舟上相思的“红豆”。而线粒体TCA循环酶则另辟蹊径，作为线粒体的“信物”，到达细胞核，更加精准的对应需求，在细胞核里局部生根发芽，就地利用养料（丙酮酸）结出新鲜茂密的“红豆”，并使局部的核小体松散。正是：“三羧酸酶知我意，四双化作核体柔”。TCA循环酶入核调控多能性获得、多能性转变及全能性获得模式图本研究与香港中文大学合作完成。专家点评高绍荣、乐融融（同济大学，干细胞专家）多能干细胞具有自我更新和多向分化潜能，在发育生物学及再生医学领域有重要的研究价值及广阔的临床应用前景。诱导多能干细胞（iPSCs）技术规避了胚胎干细胞（ESCs）的免疫排斥及伦理问题，极大地推动了多能干细胞在临床治疗中的应用。线粒体对多能干细胞的命运调控有重要作用。除了经典的能量代谢调控功能，近年来的研究也揭示了线粒体对表观修饰重塑具有重要的影响，然而具体的作用机制还知之甚少。2022年 12月，Nature Communications杂志在线报道了中科院广州生物医药与健康研究院刘兴国课题组的题为Nuclear Localization of Mitochondrial TCA Cycle Enzymes Modulates Pluripotency via Histone Acetylation的工作，该研究系统地揭示了多能性转变的多条路径中均存在三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle, TCA cycle)酶由线粒体向细胞核转运的现象。研究者进一步探索了核定位的三羧酸循环酶的功能，发现TCA循环酶Pdha1、Pcb、Aco2、Cs及Idh3a的核定位能促进干细胞多能性的获得及Primed to Naïve多能性状态转变。此外核定位的Pdha1还能促进ESCs向类二细胞胚胎细胞（2CLCs）的转变。接下来，研究者解析了Phda1在多能性获得中的作用机制，发现Phda1的入核能促进乙酰辅酶A在细胞核内的直接合成，为组蛋白乙酰化修饰提供反应底物，促进了组蛋白H3的乙酰化。进一步的研究发现，核定位的Pdha1通过提高多能性相关基因转录起始位点和增强子区域的H3K9ac和H3K27ac修饰水平，促进P300及多能性核心调控因子Sox2/ Klf4/Oct4在这些区域的结合，进而促进多能性基因网络的建立。该研究阐明了线粒体调控细胞命运转变的表观调控的新机制，揭示了TCA循环酶可在细胞核内直接合成表观修饰酶辅助因子来调控染色质修饰的重塑，拓展了对细胞核与细胞质协同调控细胞命运转变模式的理解。同时，相关的研究问题也值得进一步探索，除了组蛋白乙酰化，其它的线粒体TCA循环酶及其它表观修饰之间是否存在类似的反向信号模式的调控机制？这些TCA循环酶入核的转运机制是如何发生的？多能干细胞线粒体呼吸能力低下，缺乏成熟的结构，并在细胞核周围富集，这些有别于终末分化细胞的特征是否与TCA循环酶的转运相关。具有相似线粒体特性的其它细胞，如类全能干细胞、成体干细胞或者早期胚胎发育中是否有相似的机制。此外，干细胞的快速自我更新过程中核膜结构的重塑是否与TCA循环酶的入核相关？解答这些有趣的问题无疑将帮助我们进一步揭开核质协同互作调控细胞命运转变的奥秘。专家点评李伟、王思骐（中科院动物所，干细胞专家）多能干细胞具有无限增殖的能力，同时又保留多向分化潜能，在发育生物学和再生医学中拥有广阔的应用前景。多能干细胞的多能性受到基因调控网络的精密调控，其中在细胞核内发生的DNA甲基化、组蛋白修饰、染色体重构等表观遗传调控发挥了关键作用。线粒体作为细胞能量代谢的中心，不仅通过三羧酸循环（TCA）产生细胞所必需的能量ATP，同时产生的中间代谢产物还可以作为表观修饰的底物，通过反向转运进入细胞核中，参与多种蛋白翻译后修饰。这些发现提示线粒体代谢与细胞核内发生的表观遗传调控有着紧密联系，而这些调控是否参与干细胞多能性重编程这一重要表观重编程事件，目前仍然未知。中国科学院广州生物医药与健康研究院刘兴国课题组在Nature Communications上发表的题为Nuclear Localization of Mitochondrial TCA Cycle Enzymes Modulates Pluripotency via Histone Acetylation的研究论文，发现线粒体TCA循环酶-丙酮氨酸脱氢酶Pdha1可从线粒体转运进入细胞核，通过影响组蛋白乙酰化修饰调控细胞多能性，在iPSC重编程、Primed向Naïve多能性转变、以及类二细胞期细胞转变过程中均发挥重要作用。Pdha1是线粒体中催化丙酮酸脱羟产生乙酰辅酶A（Acetyl-CoA）的CTA循环酶，产生的乙酰辅酶A是乙酰化修饰的反应底物。研究发现核定位Pdha1显著增加了细胞核内Acetyl-CoA水平，并上调了多能性相关基因启动子区域的H3K9ac和H3K27ac水平。同时，核定位Pdha1促进P300和重编程因子在多能性相关靶基因启动子区域的结合，进而调控多能性的获取。这一研究非常有意思的发现在于，在体细胞诱导重编程这一剧烈的表观重编程事件中，线粒体TCA循环酶能够直接进入细胞核对参与表观修饰的CoA进行调控，从而拓展了线粒体调控细胞多能性的新模式。考虑到肿瘤发生和诱导重编程都是非自然发生的生物学事件，这一模式在其他重要的发育事件中是否发挥调控功能，值得未来继续探索。专家点评吕志民（浙江大学，代谢专家）新陈代谢是生命的基本特征。作为生命代谢过程的主要参与者，代谢酶除了发挥其经典功能为细胞提供物质与能量外，还能通过一些非经典/非代谢功能调控多种复杂的细胞活动及疾病的发生发展。代谢酶的非经典/非代谢功能在基因表达、DNA损伤、细胞周期与凋亡、细胞增殖、存活以及肿瘤微环境调控中均发挥了重要作用。比如，肿瘤发生过程中，FBP1可以作为蛋白磷酸酶发挥功能，α-KGDH关联KAT2A调控组蛋白H3的琥珀酰化修饰，这为代谢酶作为新的疾病治疗靶点提供了可能性。然而在多能性的获得、转变及全能性获得过程中，代谢酶是否也能通过非经典功能调控细胞的多能性或全能性功能仍不得而知。刘兴国团队研究发现在多能性获得、转变及全能性获得等多个过程中，TCA循环酶能从线粒体转运到细胞核内，并且能调控多能性获得、转变及全能性获得过程。丙酮酸脱氢酶Pdha1能特异性调控细胞核内非经典TCA循环。其中，细胞核内Acetyl-CoA的生成，为组蛋白乙酰化提供了代谢底物，从而调控组蛋白乙酰化。核Pdha1还能通过P300及经典Yamanaka因子(Sox2, Klf4, Oct4)的选择性而特异性结合多能性基因，进一步打开染色质, 并促进多能性相关基因染色质的重塑。该研究结果表明，TCA循环酶通过线粒体-细胞核反向信号调控细胞多能性的机制在细胞多能性获得，以及对表观遗传的调控中起着重要作用。该研究结果丰富了业界对TCA循环酶非经典功能的认知范围，对干细胞干性的调控，以及多能性的获取研究领域具有理论借鉴和指导意义。专家点评高平（广东医学科学院，代谢专家）细胞核和线粒体是细胞内的两类细胞器，长期以来，它们各司其职，结构鲜明。细胞核是真核细胞最大的细胞器，是储存遗传物质并传递遗传信息的主要场所，对细胞的生命活动有着极其重要的作用。线粒体是细胞的能量工厂，是细胞内三大营养物质彻底氧化和能量转化的主要场所，它通过三羧酸循环的系列氧化和磷酸化反应，将储存于有机物中的化学能转化为ATP，为细胞生命活动提供能量。两个细胞器的功能虽然彼此独立，但长期以来，它们之间也互有往来。一方面，线粒体中的许多酶其实是核编码的，在核糖体翻译成熟以后，再转输到线粒体发挥作用。而早至上世纪60年代，人们就发现在线粒体中也存在DNA，后来又发现RNA、DNA聚合酶、RNA聚合酶等进行DNA复制、转录和蛋白质翻译的全套设备，说明线粒体有相对独立的遗传体系，具有自主性的一面。另一方面，从线粒体产生的ATP被运输到细胞核内，为生命的遗传活动提供能量。同时，来自线粒体的多种三羧酸循环的中间代谢产物（乙酰CoA，α-KG，NAD+，琥珀酰CoA等）被运输到细胞核，为染色质的表观遗传学修饰提供底物。尽管礼尚往来，两类细胞器依然各司其职，互不越界，维持着一种默契。但随着研究进展，人们越来越认识到，这种默契在特定情况下是经常被打破的。近来的一些研究表明，来自线粒体三羧酸循环的一些酶进入到细胞核内，直接干预核内的事件。UCLA 的Utpal Banerjee课题组早年的研究发现，在胚胎发育过程中，来自线粒体的一些酶进入核内，通过影响组蛋白的功能及表观修饰，调控细胞命运（Nagaraj R, et al. Cell 168, 210–223) 。在肿瘤细胞中，吕志民团队发现，α-KG脱氢酶复合体 (α-KGDH complex)进入核内，在局部催化产生琥珀酰CoA，后者被乙酰转移酶KAT2A作为底物利用，导致组蛋白H3的琥珀酰化修饰并调控相关基因的表达，影响肿瘤进程 (Wang et al. Nature. 2017 552: 273-277)。有趣的是，刘兴国团队的最新结果表明，在多能性获得、细胞状态转变以及全能干细胞形成等过程中，存在多种三羧酸循环酶从线粒体转运到细胞核的现象，其中定位于细胞核的代谢酶PDHA1 能在核内催化乙酰CoA的产生，并通过调控组蛋白乙酰化修饰，促进基因表达和多能性的获得（Li, W. et al. Nature Communications. 2022）。刘兴国课题组的这一发现，描述了多能性获得过程中，三羧酸循环酶向核内“集体搬家”的现象，拓宽了目前有关线粒体调控细胞核功能的认知。刘兴国团队发现的代谢酶“集体搬家”的现象非常有趣。这唤醒我今年年初的一些回忆。受北京冬奥会的影响，南方的许多地方年初也兴起滑雪和滑冰了。这雪当然不是从南方暖洋洋的天空降下来的，也并非源于美丽的北国雪乡。真实的情况是，如果需要，温暖的南方也是可以造雪的！这或许只是一个costly decision, 正如卡塔尔人可以选择将他们宽敞的露天足球场通过空调维持在摄氏20度。的确，一些看上去并不合理的事情，在特殊情况下为了特定的目的，是可以发生的。同样的，在生命活动与疾病发生过程中，面临着许多命运决定 （Fate decision）的重要时刻，而细胞的每一次 “决定” 几乎都是精致的利己主义行为，一定有其合理性的一面。我们有理由相信，在诸如多能性获得、胚胎发育以及肿瘤发生等重要的关口，细胞 “决定” 将能量工厂的全套设备“集体搬家”，一定有其深刻的内涵，值得深入研究。有一些非常有趣的问题值得进一步探讨：1）还有谁在搬家，为什么搬家，又是如何搬家的？2）他们搬过来就不走了吗？相对于线粒体内稳定舒适的家，核内的新家又在哪里？3）他们会不会从老家（核糖体）出发直奔新家（细胞核），而无需经由工厂（线粒体）转车？

——蛋白质组学领域科学思想的碰撞盛宴2015年1月26日，上海——科学服务领域的世界领导者赛默飞世尔科技（以下简称“赛默飞”）独家赞助的“2015 年CNHUPO 生物质谱高级研讨会”于2015年1 月20 日和22日分别在上海、北京举办，本届研讨会以“蛋白质定量”为主题，参会人数高达700人，是蛋白质组学领域开年第一场科学思想的饕餮盛宴，Dr. Mike MacCoss (华盛顿大学)、Dr. Robert Everley (哈佛医学院Steve Gygi实验室)、杨芃原教授、钱小红教授、刘斯奇教授、曾嵘教授、邓海腾教授、纪建国教授等国内外知名蛋白质组学科学家出席了此次会议。 会议的首个报告来自于华盛顿大学的Dr. Mike MacCoss，作为skyline软件研发团队的领导者，他在报告中介绍了采用skyline软件进行SRM和DIA定量的分析流程，同时介绍了multiplex和overlap两种新的DIA改进模式，可有效改善DIA定量实验的选择性。他表示该实验室所有DIA的数据都是在Q Exactive上完成的，他还展示了目前几种DIA方法在他所属实验室Q Exactive HF上的参数设置。 华盛顿大学Dr. Mike MacCoss 与 中科院北京基因组研究所刘斯奇教授 中科院北京基因组研究所刘斯奇教授介绍了他的研究“利用定量蛋白质组学研究mTOR相关的信号通路”。该研究使用定量蛋白质组学方法（TMT），分析了野生型、knockdown的TSC1/2、TSC1/2+mTOR抑制剂三组样本中mTOR信号通路的变化，采用Orbitrap质谱平台进行TMT数据采集，获得与mTORC1相关的蛋白表达量变化信息，提示我们需要mRNA和蛋白质两个水平综合分析mTORC1 激活后的基因表达情况。 中科院生化所曾嵘教授带来了题为“单氨基酸变异的从头测序鉴定和定量”的大会报告。研究发现，肥胖/糖尿病是GWAS基因的单核苷酸突变导致的，在基因水平无变化，在蛋白总体表达量上也无变化，只与某些点突变的表达量相关。实验研究了野生型和SAP型与正常/糖尿病/肥胖/糖尿病+肥胖状态的相关性，结合Orbitrap的高质量精度和中科院计算所贺思敏教授组的pNovo软件，采用denovo方法针对SNP肽段的进行谱图解析，并通过合成肽段对该流程进行了方法学验证。此外，曾教授组使用TSQ Vantage进行了290例血浆样本中SNP的定量分析，找到了一些与T2D显著相关的一些SNP位点。 中科院生化所曾嵘教授 与 清华大学邓海腾教授由Dr. Mike MacCoss代Stratos Bioscience的Christine Wu做的报告介绍了Chorus，它是一个质谱数据云储存、云分享与云计算系统。它的发展经历了以下三阶段。第一阶段，在2013年ASMS 发布后，可以查看不同质谱厂商的原始数据。在原始数据提交时可以看到仪器类型和操作者，也能对上传的原始数据进行评论。第二阶段，2014年ASMS后，Chrous增加了数据检索和查看数据鉴定结果的功能。Chrous目前支持Sequest数据库检索；第三阶段，预计2015年春季发布。Chrous将支持Mascot和Byoinc数据库检索，并对数据质量进行控制。另外，DIA数据处理也是该项目关注的重点，如能在云端实现DIA数据的处理，将大大提高DIA数据处理的速度。 清华大学邓海腾教授带来的是题为“结合定量蛋白质组学和代谢组学破译细胞蛋白质稳态”的报告，该课题由汤海平博士完成，尚未发表。癌细胞中Hsp60高表达使抗氧化能力提升，该研究使用Q Exactive结合TMT定量方法研究Hsp60 knockdown和过表达两组样本，并同时进行蛋白质组和代谢组分析，发现与两个新陈代谢和能量代谢pathway相关。其中代谢组学部分与清华大学刘晓蕙老师合作完成，采用Q Exactive，TSQ Quantiva（SRM）进行相关代谢通路的研究。中科院大连化学物理研究所张玉奎张丽华教授研究组的周愿博士的报告题目是“集成化蛋白质组定量分析方法”。周愿博士主要分享了三种该实验室开发的定量方法。一，基于质量亏损的二级碎片离子定量方法。该方法碎片离子相差5mDa，需要使用基于Orbitrap的超高分辨率质谱平台才能分开。该方法在LTQ Orbitrap Velos质谱平台上测试，定量准确性较好，98%的蛋白有定量信息，有4个数量级的动态范围。二，基于质量亏损的a1离子定量方法。基于质量亏损的二级碎片离子定量方法需要较高的分辨率，需要使用基于Orbitrap的超高分辨率质谱平台。该实验在 Q Exactive质谱平台上完成，二级分辨率设置为35K时，98%的肽段含有a1离子。基于a1离子的定量方法定量准确度较高，1:50的比值下依然能得到较准确的比值。三，基于质量亏损的SILAC定量方法。pSILAC定量方法是使用两种质量相差36mDa的赖氨酸进行标记，y离子进行定量。pSILAC定量方法准确度和精确度较好，97%的蛋白有定量信息。 中科院大连化学物理研究所周愿博士 与 北京大学纪建国教授北京大学纪建国教授通过题为“通过TMPP 进行高准确度多肽从头测序、定量，以及磷酸化位点确定”的报告介绍了该实验室的创新性工作。通过TMPP化学修饰使肽段二级谱图简化，并使用LTQ Orbitrap Elite的两种碎裂模式CID、ETD对TMPP肽段进行de novo分析，发现新肽段并对修饰位点进行确证。De novo实验对质谱精度的要求极高，LTQ Orbitrap质谱平台的高质量精度和多种碎裂模式的综合使用可大大提升肽段的解析能力。另外，纪建国教授还介绍了多磷酸化位点肽段富集方法CATSET、组蛋白C-terminal相关修饰和乙酰化修饰等研究工作。 复旦大学杨芃原教授课题组的申华莉老师带来了题为“定量脂质组学和蛋白质组学联合研究肝癌转移过程中的脂质代谢调控”的报告。采用Shotgun 脂质组学方法研究Hep3B, 97L，LM3三种转移细胞系并对脂肪酸进行定量。同时，申老师还介绍了该课题组采用磷酸化蛋白质组学进行mTOR pathway研究的工作。 复旦大学申华莉老师 与 哈佛医学院Dr. Robert Everley 来自哈佛医学院Steve Gygi 实验室的Dr. Robert Everley作的大会报告介绍了Multiplexing标记（如TMT）大量节省机时，且基于Orbitrap Fusion的SPS MS3定量准确性、灵敏度均有显著提高，采用该方法对结肠癌细胞系进行蛋白组定量，超过7200个蛋白可获得定量信息。此外，报告还对KRAS激活状态下EGF信号通路进行定量磷酸化蛋白质组学研究工作进行了介绍，用10-plex TMT MS3方法分析未分级的脑及肝脏组织样品，实验发现Fusion MS3的高质量谱图数是前一代质谱的1.8倍。Steve Gygi组对Orbitrap Fusion的优异性能给出了极高评价。此外，来自赛默飞世尔科技组学市场总监Andreas Huhmer、不莱梅工厂的产品经理轩玥、俞志浩博士和王璐博士也分别介绍了各种有用的方法、产品、案例，与现场听众作了交流。 今年是赛默飞Orbitrap商业化发布10周年，在过去10年中Orbitrap静电场轨道阱质谱为整个科研监测领域带来了突飞猛进的发展。大会基于Orbitrap的定量技术方法开发与应用进行了深入的交流，广泛关注了基于最新型质谱平台Orbitrap HF和Orbitrap Fusion上所进行DIA、PRM，以及在2014年HUPO会议获得Science and Technology Award的TMT技术。通过交流，与会专家学者普遍认为，基于新一代Orbitrap平台的DIA定量方法，在高通量定量的应用方面有了显著的突破，已经成为多种复杂生物样本分析（如信号通路研究等）的一种强大的分析手段； 随着Orbitrap采集速度的提升，PRM定量方法的通量也获得极大提升，同时，其可与高端三重四极杆质谱媲美的灵敏度保证了低丰度蛋白质的准确定量； TMT技术在Orbitrap Fusion的SPS-MS3运用后，可显著提高复杂体系中蛋白鉴定浓度范围，同时增加了定量的准确性。2014年Nature上同期刊载了两篇关于人类蛋白质组草图的研究工作，中国的“中国人类蛋白质组草图”也于去年初作为国家重大科学研究计划中的重大科学目标导向项目正式立项。在全新的蛋白质组计划中，将会从器官、染色体以及相关肿瘤等角度进行深入分析，对蛋白的表达定位、动态含量、修饰情况、相互作用，进行全方位研究。在这些所有研究项目中，都需要对研究系统内的蛋白质进行大规模、高通量的定量分析。科学服务领域的世界领导者赛默飞的专利技术——静电场轨道阱(Orbitrap)质谱，作为蛋白质组学研究中使用最为广泛和深入应用的质谱技术，将持续地为蛋白质组学研究提供最新鲜、最强劲的动力。 上海站现场 与 北京站现场 相关产品信息，请见以下链接： Orbitrap Fusion Tribrid 质谱仪 http://www.thermo.com.cn/Product6697.html TSQ Quantiva 三重四极杆质谱仪 http://www.thermo.com.cn/Product6698.htmlQ Exactive HF LC/MS 系统 http://www.thermo.com.cn/Product7152.html--------------------------------------------------------------------- 关于赛默飞世尔科技赛默飞世尔科技（纽约证交所代码：TMO）是科学服务领域的世界领导者。公司年销售额170亿美元，在50个国家拥有员工约50,000人。我们的使命是帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。我们的产品和服务帮助客户加速生命科学领域的研究、解决在分析领域所遇到的复杂问题与挑战，促进医疗诊断发展、提高实验室生产力。借助于Thermo Scientific、Life Technologies、Fisher Scientific和Unity? Lab Services四个首要品牌，我们将创新技术、便捷采购方案和实验室运营管理的整体解决方案相结合，为客户、股东和员工创造价值。欲了解更多信息，请浏览公司网站：www.thermofisher.com 赛默飞世尔科技中国赛默飞世尔科技进入中国发展已有30多年，在中国的总部设于上海，并在北京、广州、香港、台湾、成都、沈阳、西安、南京、武汉等地设立了分公司，员工人数超过3800名。我们的产品主要包括分析仪器、实验室设备、试剂、耗材和软件等，提供实验室综合解决方案，为各行各业的客户服务。为了满足中国市场的需求，现有8家工厂分别在上海、北京和苏州运营。我们在全国共设立了6个应用开发中心，将世界级的前沿技术和产品带给国内客户，并提供应用开发与培训等多项服务；位于上海的中国创新中心结合国内市场的需求和国外先进技术，研发适合中国的技术和产品；我们拥有遍布全国的维修服务网点和特别成立的中国技术培训团队，在全国有超过2000名专业人员直接为客户提供服务。我们致力于帮助客户使世界更健康、更清洁、更安全。欲了解更多信息，请登录网站 www.thermofisher.cn

质谱仪器作为一种质量检测仪器，被应用到各个学科领域中，尤其是在化学化工、环境能源、医药、生命及材料科学等领域发挥着重要作用。在常规质谱分析中，被分析物质首先被离子化，随后各种离子被引入真空中的质量分析器，在分析器中的电场或磁场作用下，离子的运动特性随其质荷比不同而产生差异，因而造成时空上的分离，并由检测器依次检测出来。而在这种原理下，质谱仪测量的是离子的质荷比（m/z)，而不是质量本身。利用质谱仪器对样品的分析过程中，样品的雾化过程十分关键。目前，常用的电喷雾技术原理是由John Fenn提出的电喷雾电离（ESI）技术，这一理论也获得了2002年的诺贝尔化学奖。通常对蛋白质这种大分子来说，ESI质谱中都会呈现多种价态的谱峰群，群落中的每一组为某个电荷态该蛋白质的各个同位素峰、盐峰以及加合物峰等。由于电荷态z通常是连续的整数分布（例如z = 11，12....21,22...)，人们可以通过计算不同电荷数对应的群落m/z的间隔来推算各组的电荷数z，进而求出实际的质量m的分布，也可以使用软件进行解卷积得到m分布。这种分析手段对于分析分子量较小（分子量在5万以下）、简单纯净的蛋白样品还是很有效的。然而，在实际应用中对天然蛋白和病毒颗粒的分析却不那么简单。随着分子量上升，分子结构越来越复杂，各种翻译后修饰使被测蛋白的分子量出现差异化，很宽的质量分布（可达上千Da）使得不同价态的峰群连接在一起。如图1所示，这种缺少电荷状态以及同位素峰的“死亡驼峰”，我们很难通过解卷积的形式进行分析。并且，对于很多糖蛋白，分子量超过3、4万就出现峰群交叠，无法用解卷积软件来获得分子量的分布信息。因此，对于大生物分子的质谱分析，仅靠提高仪器的分辨率是无济于事的。在这种情况下，电荷检测质谱（CDMS）技术便成为了我们的“救命稻草”。电荷检测质谱（CDMS）通过同时测量单个离子的质荷比和电荷数，进而计算获得离子质量m。因此，相较于其他类型质谱，CDMS技术的关键是如何准确地测量单个离子的电荷。目前，电荷检测质谱技术还没有现成的商品化仪器，只有能够自己开发质谱仪器硬件，或自己改编FTMS软件的专家才能进行这样的实验。而在今年的ASMS会议上，赛默飞公司重磅推出了直接分析质谱技术（DMT），并将其结合在了Orbitrap上，这使得超大分子量的复杂蛋白的直接质谱检测成为了可能。直接分析质谱技术其原理是：在Orbitrap中检测来自离子沿中心电极的中心轴旋转的轴向频率，进而确定离子的m/z信息；与此同时，来自外电极上的感应电荷振幅也会被检测，从而确定离子的电荷z的信息。直接分析质谱技术模式为 Orbitrap 质量分析仪增加了电荷检测功能，能够同时测量数百个单个离子的质荷比 (m/z) 和电荷数 (z)。这使得 Orbitrap 质量分析仪可以直接计算分析物的质量，而不需要根据 m/z 去卷积。根据 m/z 去卷积的方法依赖于测量结果中已分辨的电荷状态和/或同位素分辨的信号。直接分析质谱技术模式提高了分辨率，并且扩展了动态范围，提高了可获得的质量测量结果的上限，同时由于单个离子测量的灵敏度较高，可以从浓度明显较低的样品中采集到更有价值的数据。