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二硫键是一种常见的蛋白质翻译后修饰,对稳定蛋白质的空间结构,保持及调节其生物活性等都有着非常重要的作用。本论文中,我们发现在含二硫键的多肽被还原后的MALDI质谱中可以观察到多肽一基质加合离子,利用此现象建立了一种简单、有效的鉴定多肽中二硫键的新方法。在几个测试的基质中,CHCA(189Da)是比较有效的,每个半胱氨酸产生189 Da的质量移动,因此我们可以很容易的推测出二硫键的数量。我们还研究了影响加合物形成的几个因素,并提出了可能的反应机理。
糖在多种生命过程中起重要的作用,寡糖的新功能不断地被发现,而且很多情况下它的结构和其生物学功能相关,因此阐述寡糖的结构异构体很重要。然而寡糖的量很有限,因此需要灵敏、有效的方法来分析寡糖。常规的基质中,仅有几个基质,可以作为分析糖的比较理想的基质,例如DHB和THAP。但是,被分析物和基质会产生不均匀的结晶,在MALDI-MS分析中通常产生“甜点”现象,特别是DHB基质,会出现重现性差的相关问题。
另外,在本研究中,一个有效、可行的激光加强的源内裂解(LEISD)方法可以获得中性寡糖的大量的碎片,归功于高辐照的mJ级激光器。使用DHB为基质,评价了不同激光强度下7种中性寡糖的ISD裂解的效率。同碰撞诱导解离(CID)相比,寡糖的LEISD展示了较好的信噪比(S/N),提供了更多的结构信息。根据直链寡糖的交叉环断裂的A-离子的类型和强度,可以区分α(1→4)-、α(1→6)-、β(1→4)-和β(1→3)连接的结构异构体。另外,我们也获得了人奶中的寡糖异构体的序列和分支点的信息。
迄今为止,科研工作者对ISD机理还并不是很清楚。本论文比较系统地研究了基质、碱金属粒子的大小、寡糖链的长度和寡糖的结构对寡糖ISD的影响,发现每个因素只是影响碎裂的效率,并不影响中性寡糖的碎裂类型。重要的是,我们发现基质依赖的碎裂效率与被分析物和基质的钠离子交换反应的热释放是一致的(3-AQ≈DHB≈FA>>THAP>3-HPA)。另外,氢氘交换实验的数据表明来自于基质的氢自由基诱导了糖苷键的断裂。目前的结果可以帮助我们深入理解ISD过程,有利于进一步设计更好的方法和更好的解释质谱图。
在实验中我们发现具有查尔酮结构的黄酮类化合物异甘草素(ISL)可以作为分析中性寡糖的MALDI新基质。与常用的基质相比,ISL可以在低的基质浓度和较低的激光强度下,获得被分析物的较强的信号。与目前分析糖的一般公认较好的基质DHB和THAP相比,ISL展示了如下的优点:(1)良好的结晶均匀性;(2)较好的分辨率和S/N;(3)较高的耐盐能力;(4)较高的灵敏度;(5)使用LIFT-TOF/TOF MS时获得的足够的碎裂效率可以提供丰富的结构信息。另外,使用这个基质,在定量分析方面,可以获得良好的线性范围(1-100 pmol/μL)和良好的信号重现性(RSD小于15%)。结果表明,ISL作为MALDI基质为快速分析中性寡糖提供了新的良好前景。
上述研究表明利用MALDI MS技术可以对二硫键和中性寡糖快速、准确的分析研究,为未知的复杂体系中相关成分的快速测定提供有力的手段。