辨质谱质析器

p style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "近日，《质谱学报》出版了由复旦大学杨芃原教授组织，全国多家质谱研制相关课题组参与撰写的“质谱仪器研制专辑”，专辑主要包含四极杆的离子光学和串联振荡技术；四极杆的导向装置、四极杆质量分辨自动调节技术、三重四极杆仪器开发平台以及三重四极杆质谱分析软件等硬软件技术；双线形离子阱间离子传输技术和静电轨道离子阱离子切向引入技术；小型飞行时间质谱和离子束诊断飞行时间质谱；复合离子源技术和激光后电离技术；以及集成了质谱技术的超宽波段光解离光谱系统和调控纳微尺度分子组装装置的研制等内容。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "仪器信息网授权对本专辑内容进行转载，以下为第2期题为“四极杆质谱质量分辨自动调节技术研究”的文章，作者刘磊，通信作者邱春玲、黄泽建。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "1.通信作者邱春玲，现任吉林大学精密仪器与机械系教授。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "科研与学术工作经历：1984.1-1987.7 长春半导体厂 工程师；1990.7-1992.7 长春地质学院 助教；1992.7-1997.2 长春地质学院 讲师；1997.2-1998.6 长春科技大学 讲师；1998.6-2000.6 长春科技大学 副教授；2000.6-2004.12 吉林大学 副教授；2004.12-至今 吉林大学仪器科学与电气工程学院 教授；/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "主要研究方向：从事分布式测控技术研究和分布式测控技术。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "2.通信作者黄泽建，现任中国计量科学研究院前沿计量科学中心质谱仪器工程技术研究中心副研究员。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "科研与学术工作经历：2004年至今，专注质谱仪器研发已有十多年，包括整机（四极杆、离子阱）及关键部件研发，主攻质谱仪器小型化和便携式。主持和参与国家级科研项目十多项，获国家科技进步二等奖1项，质检总局科技兴检一等奖1项，仪器仪表学会科学技术一等奖1项。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "主要研究方向：从事质谱仪器研发。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 397px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/66daff59-7671-4173-af4d-8d1eedd42438.jpg" title="图4.jpg" alt="图4.jpg" width="600" height="397" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "质谱仪器的质量分辨是指仪器区分两个质量相近离子的能力，是仪器的一项重要指标。为了保持四极杆质谱仪质量分辨的稳定性和可靠性，降低仪器维护成本，实现仪器的自动化及智能化，本实验室研究了一套适用于四极杆质谱仪质量分辨的自动调节算法。该算法实现了对质谱谱峰半峰宽（full width at half maximum, FWHM）的检测，并通过与设定的FWHM目标值进行对比的方式对仪器进行调整，最终使FWHM达到目标值，达到自动调节质量分辨的目的。本研究在由中国计量科学研究院研发的四极杆质谱仪上开展相关工作，根据该仪器的电路设计，建立算法流程，将算法理论应用于具体仪器。使用四极杆质谱仪常用的标准物质全氟三丁胺（PFTBA）测试算法调节四极杆质谱仪的质量分辨，实验结果均达到预期。该算法对四极杆质谱仪具有普适性，降低了对操作人员调节仪器能力的要求，提高了仪器的稳定性。算法经多次测试，均可达到减小实验数据偏差，提高谱图质量分辨的目的。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "以下为论文内容：/pp style="text-align: center"img style="width: 600px height: 513px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/ea897852-e10b-4340-a795-9738eadd2f03.jpg" title="截屏2020-03-27下午2.20.38.png" width="600" height="513" border="0" vspace="0" alt="截屏2020-03-27下午2.20.38.png"//pp style="text-align: center"img style="width: 600px height: 926px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/8ee4ffdd-c04b-4176-bd77-5ef69b2aae05.jpg" title="截屏2020-03-27下午2.20.47.png" width="600" height="926" border="0" vspace="0" alt="截屏2020-03-27下午2.20.47.png"//pp style="text-align: center"img style="width: 600px height: 1045px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/8b5fe897-8489-4879-aadb-b1ea90abc131.jpg" title="截屏2020-03-27下午2.21.02.png" width="600" height="1045" border="0" vspace="0" alt="截屏2020-03-27下午2.21.02.png"//pp style="text-align: center"img style="width: 600px height: 1029px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/99d0cd6c-301a-4ffb-81ab-e00548e0de7d.jpg" title="截屏2020-03-27下午2.21.19.png" width="600" height="1029" border="0" vspace="0" alt="截屏2020-03-27下午2.21.19.png"//pp style="text-align: center"img style="width: 600px height: 1046px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/1afd7b83-41f1-461c-9944-e2439a948cda.jpg" title="截屏2020-03-27下午2.21.37.png" width="600" height="1046" border="0" vspace="0" alt="截屏2020-03-27下午2.21.37.png"//pp style="text-align: center"img style="width: 600px height: 1019px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/b33a0204-b36e-4c8f-a1b7-226dafd3db45.jpg" title="截屏2020-03-27下午2.21.52.png" width="600" height="1019" border="0" vspace="0" alt="截屏2020-03-27下午2.21.52.png"//ppbr//p

自10月起政策利好消息推动国内高校、科研院所纷纷启动仪器设备更新改造工作，我国科学仪器行业迎来一波仪器采购大潮。仪器信息网观察发现，高校拟采购的分析仪器中质谱仪器广受关注。　　根据本网跟踪报道，西南大学、西南民族大学、上海交通大学、山东大学、东北林业大学、重庆大学、中国药科大学、华侨大学以及西安交通大学等9所高校自11月30日起至12月16日发布的仪器采购意向，预算8200万亿元，拟采购四极杆-静电场轨道阱组合高分辨质谱系统、化合物结构解析系统、三重四极杆飞行时间液质联用系统、多功能进样高分辨气相色谱质谱联用仪、薄层质谱仪、超高效液相串联四级杆液质联用仪项目等13套质谱系统。仪器信息网特别梳理，以飨读者。序号项目名称预算金额(万元)采购单位发布时间预计采购时间查看1四极杆-静电场轨道阱组合高分辨质谱系统500西南大学2022/12/16 21:59Jan-23意向原文2生命大学科实验平台建设项目食品科学与工程教学实验中心设备更新项目287.81西南民族大学2022/12/12 16:46Jan-23意向原文3化合物结构解析系统625上海交通大学2022/12/12 10:34Jan-23意向原文4三重四极杆飞行时间液质联用系统485上海交通大学2022/12/9 9:18Jan-23意向原文5三重四极杆气质联用仪100上海交通大学2022/12/9 9:18Jan-23意向原文6多功能进样高分辨气相色谱质谱联用仪435上海交通大学2022/12/9 9:17Jan-23意向原文7三重四极杆液质联用仪200上海交通大学2022/12/9 9:17Jan-23意向原文8三重四极杆质谱仪500山东大学2022/12/8 23:14Dec-22意向原文9东北林业大学分析测试中心贴息贷款设备购置项目3900东北林业大学2022/12/4 10:35Dec-22意向原文10薄层质谱仪100重庆大学2022/11/30 23:15Dec-22意向原文11中国药科大学超高效液相串联四级杆液质联用仪项目200中国药科大学2022/11/30 20:09Dec-22意向原文12材料学院学科平台科研水平提升专项550华侨大学2022/11/30 18:26Apr-23意向原文13三重四极杆液质联用仪320西安交通大学2022/11/30 17:30Nov-22意向原文

高分辨氢氘交换质谱技术解析天然免疫受体构象变化与信号传导机制 MDA5是细胞内的异体RNA监测蛋白，属于RIG-I样受体家族（RLRs）的重要成员。MDA5参与多种RNA病毒引起的免疫反应，是天然免疫的一道重要屏障。RLRs家族共有RIG-I、MDA5及LGP2三个成员，其中RIG-I和MDA5的N端均拥有串联CARDs结构域，可通过CARD-CARD同型相互作用招募MAVS，最终促进I型干扰素（IFN）通路的激活。在RLRs抗病毒信号的激活过程中，K63连接的多聚泛素链（K63-polyUb）起着关键作用[1]。前期研究发现，短链K63-polyUb可以通过共价锚定和非共价锚定两种方式有效地促使RIG-ICARDs的寡聚[2, 3]。形成的异源四聚体复合物（K63-polyUb-RIG-ICARDs）可激活MAVSCARD寡聚，形成MAVS纤维的核心[2, 3]。然而，K63-polyUb是如何调控MDA5 CARDs组装以及招募、激活MAVS CARD的分子机制，仍是待解决的科学问题。 Immunity近期中国科学院上海药物研究所郑杰团队在Immunity杂志上以Research Article形式在线发表了题为“Ordered assembly of the cytosolic RNA-sensing MDA5-MAVS signaling complex via binding to unanchored K63-linked poly-ubiquitin chains”的研究成果，本研究通过生物大分子氢氘交换质谱技术（HDX-MS）以及冷冻电镜技术（Cryo-EM）揭示了长链，非锚定K63-polyUb促进MDA5-MAVS组装程序与信号传递的分子机制。MDA5-MAVS首先研究人员建立了K63-，K48-连接泛素链的生化合成平台，并制备了不同长度的K63-polyUbn（2≤n≤14）（图1）。通过基于Orbitrap Fusion平台的氢氘交换质谱技术（Hydrogen/Deuterium Exchange Mass Spectrometry，HDX-MS），研究人员发现MDA5CARDs和RIG-ICARDs的氢氘交换保护程度依赖于不同长度的K63-polyUbn（MDA5: n≥8 RIG-I: n≥3）而不依赖于K48-polyUbn（n≥10）；并且保护强度随着K63-polyUb的长度增加而特异性加强。 图1：HDX-MS分析K63-polyUb（2≤n≤14）对RLR CARDs寡聚的影响（点击查看大图） 为了研究K63-polyUbn介导的MDA5CARDs寡聚体的组装机制，研究人员利用冷冻电镜首次解析得到了分辨率为3.3Å的MDA5CARDs与K63-polyUb13复合体的结构。这也是MDA5CARDs第一个近原子分辨率的冷冻电镜结构。 那么MDA5CARDs-K63-polyUbn异源四聚体又是如何招募其下游信号蛋白MAVS？研究人员进一步通过Cryo-EM解析得到了分辨率为3.2Å的由长链K63-polyUb11拴系的“自下而上”的左手螺旋MDA5CARDs-MAVSCARD复合体结构。 同时研究人员通过生物大分子氢氘交换质谱技术，首次证明了人类MDA5全长蛋白的CARDs在初始状态下处于张开的构象并可与长链K63-polyUb10结合。然而在早期研究中，氢氘交换质谱已经证明了RIG-ICARDs在初始状态下呈闭合的构象[4, 5]。这也直接证明了RIG-I和MDA5的CARDs在溶液状态下构象上的巨大差异。其次，研究人员进一步发现K63-polyUb10拴系的MDA5CARDs复合物在溶液中的稳定性受MDA5的RNA依赖的ATP酶活性别构调节。图2：HDX-MS分析全长MDA5在其识别配体或底物作用下（dsRNA/ATP/K63-polyUb）的动态的构象变化与信号传导机制（点击查看大图）综上所述该研究通过生物大分子氢氘交换质谱和冷冻电镜技术发现长链，非锚定K63-polyUb类似于一个“分子桥梁”，促进了MDA5CARDs四聚体的组装，使之形成一个激动状态的构象来招募下游MAVSCARD，以进一步促进MAVSCARD的寡聚和激活（图2）。激活状态下的MDA5可以结合并水解ATP，远程提升CARDs-K63-polyUb10的稳定性以持续激活MAVS。该研究弥补了MDA5通路激活与信号传导研究的空白，进一步揭示了长链，非锚定K63-polyUb在细胞内作为内源性激动剂的免疫学功能，为理解泛素分子多样性在抗RNA病毒天然免疫信号传导与调控中的作用提供了新的线索。* 上海药物所博士后宋斌和美国NIH Research Associate陈运为论文第一作者，上海药物所郑杰研究员为论文的通讯作者。该工作得到了新加坡南洋理工大学罗大海教授、吴彬教授，美国Scripps研究所Patrick Griffin教授，上海药物所罗成研究员和张乃霞研究员的大力支持，得到了国家自然科学基金、上海市浦江人才计划等项目的支持。 专家访谈郑杰（中国科学院上海药物研究所 研究员）Q根据您的经验对氢氘交换质谱技术的理解？以及这篇文章的主要的难点在哪里？答：我觉得HDX-MS是基于生物化学这个学科，围绕表征酶活反应机理的一个很实用的技术，HDX-MS第一个应用是来自美国工业界，可以很好地应用于药物发现。这个新工作的一个难点就是采用生化合成了不同长度的K63多聚泛素链，并对RLR CARDs进行了后续功能筛选和表征。如果无法系统合成K63-polyubn（n＞8），我们也无法解决这个科学问题。Q基于高分辨质谱技术的HDX-MS技术作为捕捉蛋白质溶液构象变化的重要研究工具，相对于冷冻电镜技术提供哪些不可或缺的生物学信息？答：HDX-MS和cryoEM提供的信息非常互补，首先，两者联用可以提供高分辨的结构和溶液中动态构象变化的信息。其次，在我们这个研究中，我们使用了HDX-MS去表征MDA5全长蛋白的一系列的构象变化，这对cryoEM研究是很有难度的，因为全长MDA5 的CARDs和Helicase之间的linker长度达到了120个氨基酸且在溶液中是非常活跃的，我们这次利用了HDX分析了MDA5与RNA，ATP互作如何远程调控CARDs与K63-polyub的构象变化。表征好这一系列的构象变化就是表征MDA5在溶液状态下是如果进行信号传导的机制。QHDX-MS技术目前有哪些应用方向，未来应用前景如何？答：HDX-MS捕捉的是溶液状态下蛋白质稳态的信息，研究蛋白质动力学，这对药物发现（drug discovery）研究非常关键，可以大大加速药物的发现与研发。HDX-MS可以直接提供药物与小分子互作，以及生物大分子抗体药物识别抗原等研究提供接近生理意义的重要信息。我博士后是在美国Scripps研究所Patrick Griffin教授进行的训练，当时实验室的同事很多都去了美国大药企利用HDX-MS参与药物发现。其中Mike还在礼来公司搭建了一套高通量全自动的HDX设备，专门为礼来的小分子药物发现筛选而设定。回国后我们也正朝着这个方向努力，实现HDX-MS软件和硬件的进一步自动化，希望未来在国内可以实现HDX-MS高通量。另一个努力的方向是早日实现单氨基酸残基分辨率的HDX-MS技术的升级，这可以 帮助精准表征药物作用关键氨基酸残基。为了实现这个目标，HDX-MS的自动化进样平台机械臂模块需要一定的改造，比如更严格的控温，更高频率的连续进样来优化质谱的采集效率。最终我希望可以利用高通量HDX-MS平台去建一个蛋白库，提供氢键，自由能，单氨基酸残基HDX等可以量化的参数，更精准的帮助科研工作者了解蛋白质的折叠，去折叠等稳态的信息。 关于作者中国科学院上海药物研究所郑杰实验室长期结合生物大分子氢氘交换质谱技术交叉解决由蛋白质（酶）的动力学异常变化所导致的重大疾病的发生机制，聚焦RNA天然免疫模式识别受体的内源，外源性配体识别与信号传导机制，以及自身免疫疾病发生机制。围绕氢氘交换及其应用，以第一作者或通讯作者在Immunity 2021，Anal Chem 2019，Nat Commun 2018，structure 2018， Nat Commun 2017，Nucleic Acids Res 2015等期刊上。感谢郑杰老师对本文的指导与支持参考文献：1. Hu, H. and S.C. Sun, Ubiquitin signaling in immune responses. Cell Res, 2016. 26(4): p. 457-83.2. Zeng, W., et al., Reconstitution of the RIG-I pathway reveals a signaling role of unanchored polyubiquitin chains in innate immunity. Cell, 2010. 141(2): p. 315-30.3. Peisley, A., et al., Structural basis for ubiquitin-mediated antiviral signal activation by RIG-I. Nature, 2014. 509(7498): p. 110-4.4. Zheng, J., et al., High-resolution HDX-MS reveals distinct mechanisms of RNA recognition and activation by RIG-I and MDA5. Nucleic Acids Res, 2015. 43(2): p. 1216-30.5. Zheng, J., et al., HDX-MS reveals dysregulated checkpoints that compromise discrimination against self RNA during RIG-I mediated autoimmunity. Nat Commun, 2018. 9(1): p. 5366.扫描下方二维码即可获取赛默飞全行业解决方案，或关注“赛默飞色谱与质谱中国”公众号，了解更多资讯+