质谱磷酸化检测方法

大家好，本周为大家介绍一篇本课题组发表在ACS Chem. Biol.上的文章，Insights into Phosphorylation-Induced Protein Allostery and Conformational Dynamics of Glycogen Phosphorylase via Integrative Structural Mass Spectrometry and In Silico Modeling1。变构调节在自然界中广泛存在，可以用于调控细胞过程。糖原磷酸化酶（GP）是第一个被鉴定出的与变构调节相关的磷酸化蛋白。GP是一个分子量约196kD的同源二聚体蛋白，是糖代谢中重要的组分，也是2型糖尿病及癌症的靶点。AMP结合以及Ser14的磷酸化介导了GP的变构调节，使其构象从非活化的T-state GPb（未磷酸化状态）转变为活化的R-state GPa（磷酸化状态）。即使目前X-射线晶体学法解析出了GP的原子级蛋白结构，但受限于较大分子量，其结构动态性的检测较为困难，因此与GP变构调节相关的结构动态变化过程仍较为模糊。核磁共振（NMR）谱及分子动力学（MD）模拟等是探究蛋白质结构动态性的常用方法，但NMR分析存在分子量上限，且样品消耗量大，MD模拟的时间尺度和力场准确度有限。质谱（MS）法具有快速、灵敏的特点，是蛋白质结构、动态性以及构象变化分析中强有力的一款技术。氢氘交换质谱（HDX-MS）通过监测蛋白骨架酰胺氢原子与溶液中氘的交换来反映蛋白质构象动态性，因此适用于探究由配体、蛋白结合或共价修饰引起的蛋白质构象变化。同时，多个软件实现了由HDX-MS数据计算保护因子（PFs）和吉布斯自由能，从而提取残基水平的蛋白动态性信息。此外，在先前的工作中2, 3，我们整合了native MS和top-down方法（native top-down，nTD-MS技术），成功实现了多个蛋白复合物的一级序列到高阶结构等多方面信息的检测（包括测序、翻译后修饰、配体结合、结构稳定性、朝向等）。整合多种结构质谱法（整合结构质谱法）可以有效填补传统生物物理法中结构到动态性联系中的空缺，更好地表征变构调控现象。本文整合了HDX-MS、nTD-MS、PF分析、MD模拟以及变构信号分析检测了磷酸化介导的GP变构调控的结构和动态性基础，为GP的变构调控过程提供了见解。根据X-射线晶体学结构报道（图1a），T-state GPb转变为R-state GPa时，二聚体界面中N-末端尾部、α2、cap’（图1b）以及tower-tower helices区（图1c）发生了明显的结构重排，导致催化位点开放，从而底物磷酸吡哆醛（PLP）可以结合。尽管有晶体学报道，但与变构调控关联的构象动态性仍有待探寻。图1.（a）磷酸化介导T-state GPb（PDB：8GPB）向R-state GPa（PDB：1GPA）的构象转变；亚基相互作用界面：（b）C端区域和（c）tower-tower helices，GPb为蓝色，GPa为绿色。首先我们通过nTD-MS进行了检测。如图2a、b，谱图中观察到了GPb的单体和二聚体信号，其中二聚体为主要形式；GPa除了单体和二聚体外，谱图中还存在少量四聚体，但仍以二聚体为主要形式。当增加sampling cone（SC）电压时，GPb、GPa保留了其二聚体形式（图2c、d）。随后我们选择离子（29+）并在trap池中进行了碎裂（图2e、f、g、h），谱图低质荷比区GPa的碎片相对峰强度较GPb高，说明GP的二聚体互作界面较为稳定，且GPb亚基结构较GPa稳定。nTD-MS不仅能够探究GPb、GPa的结构差异，也能够为接下来的HDX-MS实验做好前期样品质量检查工作。图2.不同活化条件下GPb、GPa的nTD-MS谱图。（a、b）SC=40V；（c、d）SC=150V；（e、f）SC=150V、trap=100eV；（g，h）SC=150V、trap=200eV。左侧为GPb，右侧为GPa。随后我们进行了HDX-MS实验。图3a中展示了五个时间点的HDX heat map。图3b为通过PyHDX软件计算产生的PF值。其中N-端（1-22）以及tower helix前的loop区域（256-261）的氘代值较高、PF值较低，说明这些区域较为柔性或是结构较为无序。此外我们发现，tower-tower helices（262-276）区域的氘代值较低、PF值较高，表明helices的旋转可能是由前端可塑性铰链区触发的，而非helices本身的变形和重塑引起的，这些发现在晶体结构数据中均有吻合之处。除这两个区域外，GPa和GPb基本保持了稳定的整体结构。而从1μs原子级MD模拟计算得到的均方根波动（RMSF）和溶剂可及表面（SASA）中我们也发现（图3c），这两个区域数据与HDX-MS信息有所吻合，但MD模拟中部分区域未和HDX-MS相吻合的区域可能跟序列覆盖不足相关。图3. （a、d）GPb和GPa在不同标记时间下的氘代热图并映射到结构中（PDB: 1GPA）。（b、e）基于HDX-MS数据计算得到的PF值并映射到晶体结构中。（c、f）MD模拟中RMSF和SASA值并映射到结构中。从氘代差异图（图4a）中可以看出，4个区域呈氘代降低趋势（红色方框），多个区域呈氘代上升趋势（蓝色方框）（GPa-GPb）。而PF差的变化趋势与氘代变化趋势基本一致（图4b）。由数据可知，N-端和tower-tower helices的变化说明磷酸化介导的变构稳定了这两个区域，α1-cap-α2区域的动态性轻微下降。除此之外多个区域（尤其是tower-tower helices序列后的区域）均表现为PF值下降，说明相比于GPb，GPa催化位点附近的区域动态性增强了。接下来我们根据HDX kinetic plot特征将其进行了分类，并详细讨论了所属区域的变化。图4.（a）GPa-GPb HDX-MS的氘代差异图。（b）GPb到GPa PF的变化。 首先是N-端和C-端的变化（图5）。N-端残基1-22表现氘代下降，这说明N-端具有一定可塑性。受N-端区域磷酸化和结构变化影响，C-端区域也产生了一定的变化。此外，残基30-50（cap区）和残基111-117（α4back-loop）区表现氘代下降，而103-109（α4front）表现氘代上升。根据晶体结构推测，cap区和α4back-loop的氘代变化受N-末端变化影响，原有的残基相互作用被打破，形成新的残基间相互作用，同时这两个区域也经历了结构重排，因此表现出较明显的氘代变化。残基88-99（β2-α3）和残基125-141（β3-L-α6）氘代上升。总的来说，磷酸化使得cap′/α2界面互作增强了，同时磷酸化基团和精氨酸残基的静电相互作用是cap区产生变化的主要原因，而α1和α2起到锚定作用，其相对位置基本保持不变。图5.GPb（a）和GPa（b）的N-端和C-端区域的局部结构和HDX动力学曲线（c）。 此外，tower-tower helices（α7，残基262-278）区的变化同样值得关注（图6）。250s loop是表面暴露区域，未与其他区域发生接触，其氘代下降可能是因为自身结构的收缩。而肽段262-267和268-274氘代下降提示该区域可能发生了低周转率或强互作的结合反应。280s loop区氘代值上升。这些变化均说明，tower-tower helix的角度的改变不仅影响了二聚体界面结构，而且还影响了其靠近催化位点的周围区域。因此我们结合晶体结构推测，磷酸化和N-端相对位置的改变，使250s loop自身结构收缩，从而打破了Tyr262' -Pro281和Tyr262-Tyr280′之间的相互作用，导致两个亚基的tower helices发生相对滑动，倾斜角度增加。图6.GPb（a）和GPa（b）tower helix区域的局部结构和HDX动力学曲线（c）。 最后是催化位点、PLP结合位点和糖原存储位点的变化情况（图7）。催化位点周围多数区域均表现氘代上升趋势。我们推测，随着Pro281、Ile165和Asn133间的相互作用被打破，Arg569与Ile165、Pro281、Asn133间的互作也随之打破，因此催化位点和PLP结合位点周围的残基溶剂可及性上升，局部区域结构变得更为灵活，催化位点开放并转变为活化构象。糖原储存位点位于GP表面，距离催化位点30Å，除了α23（残基699−708）外，HDX-MS在糖原存储区没有观察到明显的变化。图7.GPb（a）和GPa（b）的催化位点和PLP（橙色）结合位点的局部结构和HDX动力学曲线（c）。结合以上所有数据，我们对磷酸化调节的动态机制进行了推测（流程图1）。磷酸化后，N-端尾部残基与acidic patch的互作被打破，也导致N-端尾部的有序化以及C-端尾部的无序化以及伴随的其他结构变化。通过在pSer14和Arg69和Arg43′之间形成新的盐桥，N-端残基被重定位，随之带来的是Asp838和His36′间的盐桥断裂。随着三级和四级结构的转变，250s loop收缩并发挥类似“门环”的作用，当其收缩时，Tyr262′-Pro281与Tyr262-Tyr280′之间的相互作用、276-279区与162-164区之间的氢键也被打破，导致tower helix发生相对滑动，tower-tower helices之间的作用被打破，同时将结构变化传递到催化位点。最后，280s loop和催化位点以及PLP结合位点附近的残基松动，通往催化位点和底物磷酸盐识别位点的通道打开，酶得以活化。流程图1.GP变构调节过程中，被打破（蓝色）或新形成的（红色）关键残基相互作用。 本文整合nTD-MS、HDX-MS、PF分析和MD模拟检测了GP磷酸化变构调节过程的结构和动态基础，通过该整合结构手段揭示了GP构象柔性、局部动态性以及长程变构调控构象变化中值得关注的信息。各个方法具有各自的优势，但也在一定层面存在局限，我们期待将HDX-MS信息与计算模拟信息进行更深度的整合以实现二者对蛋白质结构更精确的分析。撰稿：罗宇翔编辑：李惠琳原文：Insights into Phosphorylation-Induced Protein Allostery and Conformational Dynamics of Glycogen Phosphorylase via Integrative Structural Mass Spectrometry and In Silico Modeling李惠琳课题组网址：https://www.x-mol.com/groups/li_huilin参考文献1.Huang, J. Chu, X. Luo, Y. Wang, Y. Zhang, Y. Zhang, Y. Li, H., Insights into Phosphorylation-Induced Protein Allostery and Conformational Dynamics of Glycogen Phosphorylase via Integrative Structural Mass Spectrometry and In Silico Modeling. ACS Chem. Biol. 2022.2.Li, H. Nguyen, H. H. Ogorzalek Loo, R. R. Campuzano, I. D. G. Loo, J. A., An integrated native mass spectrometry and top-down proteomics method that connects sequence to structure and function of macromolecular complexes. Nat. Chem. 2018, 10 (2), 139-148.3.Li, H. Wongkongkathep, P. Van Orden, S. L. Ogorzalek Loo, R. R. Loo, J. A., Revealing ligand binding sites and quantifying subunit variants of noncovalent protein complexes in a single native top-down FTICR MS experiment. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2014, 25 (12), 2060-8.

p　　span style="font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai "回顾2017年，基于质谱的临床研究有一项突破性发现。普渡大学陶纬国教授团队在2017年3月20日的《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上发表文章称，他们从人体血液中发现2400多种磷酸化蛋白。该发现首次证明了磷酸化蛋白可以作为基于液体活检的疾病标志物，能用于对癌症等重大疾病更早、更精准的非侵入性诊断，为 “液体活检”提供了全新的检测维度。近日，仪器信息网专访了陶纬国。/span/pp style="text-align: center "img title="1.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/a21a903c-0479-4776-9e2a-5b5c719f76fc.jpg"//pp style="text-align: center "strong普渡大学 陶纬国教授/strong/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong磷酸化蛋白突破性发现/strong/span/pp　　通过液体活检来诊断肿瘤和癌症等疾病一直是临床科学家关注的焦点，研究对象多集中在循环肿瘤细胞(CTC)和循环肿瘤DNA(ctDNA)，但是二者都有局限性：由于CTC在血清中的浓度非常低，取少量血液对其检测难度很大 癌症有很多基因突变，而这些突变不一定会显现出来，因此基于ctDNA进行的液体活检的诊断结果只能预测患病的概率，并不能确诊。/pp　　蛋白质磷酸化是调节和控制蛋白质活力和功能的最基本，最普遍，也是最重要的机制，同时，与许多疾病的发生密切相关。在众多肿瘤致病机理中，当前学术界对蛋白质磷酸化机理的研究最为清楚，80%-90%的癌症都跟蛋白质磷酸化有关。因此，许多抗肿瘤药物的研制都着眼于磷酸化蛋白。理论上，磷酸化蛋白作为相关基因突变的表达，在临床上能够帮助医生做出更明确的诊断。但是，有关基于液体活检的磷酸化蛋白研究还很少。此前，有个别报道在血液中发现几十种磷酸化蛋白，均是高丰度蛋白，生物学意义不大。“原因就是磷酸化蛋白一旦从细胞进入血液中就被肝脏分泌的磷酸酶水解了。”陶纬国解释说，“所以虽然磷酸化蛋白跟癌症关系非常密切，但人们无法对其进行检测。”/pp　　陶纬国团队是如何从人体血液中检测到大量磷酸化蛋白的呢?这要从三年前的一篇文献报道说起，当时陶纬国从这篇文章中了解到外泌体和微囊的结构，“当我看到类似于纳米微粒的外泌体、微囊结构时，我认为可能会有磷酸化蛋白被包裹在外泌体中，然后进入血液。如果真是这样，被外泌体包裹的磷酸化蛋白可能会避免被血液中的磷酸酶水解。”于是陶纬国团队对血液中的外泌体、微囊进行了超速离心分离、提取，然后用质谱进行检测。一周以后，实验结果让所有人都惊呆了，他们从中发现了几千个磷酸化蛋白。这个突破性的发现使得临床科学家们今后可以在1毫升血浆里找到几千个磷酸化的位点，并从中筛选出不同疾病的生物标志物。之后，陶纬国团队对乳腺癌病人血清中的磷酸化蛋白做了研究，发现乳腺癌病人体内的磷酸化蛋白与其病症密切相关。/pp　　那么，磷酸化蛋白液体活检何时能够应用临床呢?陶纬国回答说：“虽然现在还不好断言，但我认为3-5年内都有可能。”他进一步解释，随着质谱技术的显著提升，一些原来检测不到的生物标志物现在能够检测了，后面的工作主要是考察重复性有多好，假阳性有多低。/pp　　谈及未来的工作，陶纬国表示，一方面会继续做乳腺癌的磷酸化蛋白生物标志物确认的工作 另一方面也会做其他疾病磷酸化蛋白生物标志物找筛的工作，“还有很多其它疾病，比如阿尔茨海默病、帕金森综合征等，也都是蛋白磷酸化有关。”/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong质谱用于生物大分子检测的思考/strong/span/pp　　陶纬国教授做蛋白组学研究至今已有十几年，用到的研究工具主要是质谱。在攻读博士期间，陶纬国师从普渡大学著名质谱专家Graham Cooks教授。博士毕业后，陶纬国加入了西雅图系统生物研究所，在Leroy Hood教授(自动DNA测序仪发明人)和Ruedi Aebersold教授(著名蛋白质组学专家)课题组继续博士后研究。从那时起，陶纬国就开始了他的磷酸化蛋白质组学检测的研究，“重回普渡教书以后，我的工作基本上是围绕着怎么去提高磷酸化蛋白分析手段来开展的。质谱在我的工作扮演着中心角色，包括方法开发，蛋白生物标志物早筛，全靠质谱来做。”首先是早筛，用质谱(Orbitrap)筛选出相关的生物标志物(磷酸化蛋白) 然后对病人的样本进行检测，用统计学的方法对检测结果进行分类 最后，分析统计学上有意义的、跟病人相关的磷酸化蛋白。/pp　　在过去二三十年里，质谱在生物大分子检测方面有几个重要的技术突破。首先，80年代末90年代初， ESI和MALDI的出现，使质谱能够用于分析生物样品 第二，近十几年来，高分辨质谱的飞跃发展，大大提升生物大分子的分析效率。“我读博士后时(2002年)，很多仪器还是低分辨的，生物样品还是挺难做的，做完一个磷酸化的蛋白，单是数据库检索就要三天，而且，相对来说，得到的数据假阳性高。现在的高分辨质谱解谱很容易，差不多半个小时就够了，假阳性也降低很多。”此外，陶纬国还说到，“UPLC与质谱的结合在技术上是很大的进步，使色谱的分离效率赶上了质谱的速度，现在一个小时能检测到几千个蛋白，非常快。”/pp　　同时，陶纬国也指出了目前利用质谱来检测生物大分子的难点。第一，生物样品基体复杂。“像我们实验室做磷酸化蛋白，它本身丰度就很低，假如样本不经过任何分离的话，谱图上将会只能看到高丰度蛋白。”第二，质谱检测假阳性比较高。“其实还是需要统计学算法方面的开发，来解决假阳性率高的问题，这也是现在很多质谱开发者在做的工作。”/pp　　现如今质谱产品更新迭代非常快，对于质谱工作者来说，是好，也是坏。“新产品的确扫描速度更快了，精度更高。但是，也给质谱工作者带来了不小的压力。特别是像我们这种使用高分辨大仪器的，没有那么多钱换来换去。可是如果你想要紧跟前沿，这些新仪器又十分必要。”陶纬国说，这是目前质谱工作者普遍面临的两难境地。/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong整合临床大数据/strong/span/pp　　2017年，陶纬国作为海外高层次人才被东南大学引进回国。谈及回国的初衷，陶纬国表示，国内拥有更多、更丰富的病人样本，这是他选择回国的原因之一。此外，国内对于高分辨质谱等大型仪器的投入力度也更大，有助于前沿研究的开展。谈到选择东南大学的原因，陶纬国说到：“东南大学的生物医学工程学院有转化医学，有生物，然后又有工程，包括产业化，比较适合我。”/pp　　现在国内，整合医学大数据来服务大健康的概念很热，“在全国，包括南京，都已经有相关工作在开展”。从临床检测这个角度来说，陶纬国希望找到办法来整合DNA检测，microRNA检测，磷酸化蛋白检测几个维度的数据，从而获得更为精准的临床诊断结果。“比如检测一个肿瘤，通过对DNA、mRNA、磷酸化蛋白、糖基检测多维度数据的不断积累，数据会越来越多，结合人工智能、计算机算法，检测结果会越来越精准。 我回来能赶上这个机会也是不容易。”陶纬国如是说到。/pp　　目前，医学大数据的采集方式主要为第二代、第三代测序。“但是，质谱也是很重要的一块儿。”陶纬国指出，“比如乳腺癌，基因突变仅仅代表一种患病的可能性，但是到底有没有癌症还是要通过蛋白检测来确定，所以用质谱来检测蛋白的存在、活性、功能，比基因层面更可靠。所以，质谱检测肯定会慢慢跟上来。”/pp　　陶纬国在东南大学生物医学工程学院的新实验室是电子生物国家重点实验室。对于自己的工作重心，陶纬国表示，现在是过渡时期，未来会逐步将重心转至国内。“国内实验室刚刚开始，看起来前途光明。”/pp　span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong　热衷学界公益事务 出任CASMS主席/strong/span/pp　　作为质谱生物大分子检测方面的专家，陶纬国于2017年6月份当选北美华人质谱学会(CASMS)主席。该学会汇聚了众多顶尖的华人质谱学者，已经成为质谱学界重要的华人力量。在一年一度的“美国质谱年会(ASMS)”期间举行“北美华人质谱学术会议”已经成为CASMS的传统。据陶纬国介绍，CASMS已有二三十年的历史，目前注册人数在800人左右，覆盖了北美地区绝大部分优秀的华人质谱学者。ASMS每年参会人数6000-7000人，相当一部分是华人，中国面孔越来越多。“在美国，有很多华人学者做了非常出色的工作，但他们并没有获得相匹配的影响力和威望。” 陶纬国说，“我们学会的宗旨就是提升华人质谱学者在世界质谱领域的影响力。当然， 中国本身的国际地位的重要性是显而易见的。”/pp　　CASMS的另一个宗旨是促进世界华人质谱界的互相交流。每两年召开一次的“世界华人质谱学术研讨会”是全世界华人的质谱盛会，汇聚了中国内地、台湾、香港、新加坡和北美地区的质谱学者，CASMS是该会议4个主办方之一。2016年，CASMS主办了第六届“世界华人质谱学术研讨会”，这是该会议首次在美国召开，恰逢该会议召开十周年。“我认为非常有意义，促进了两岸三地华人质谱学者的交流合作。我的亲身体会是通过这个会议结识了很多优秀学者，而在此前很多同仁相互间是不认识的。”/pp　　未来，除了重要的线下会议组织工作，陶纬国希望通过加强线上日常交流，来使学会内部联系更为紧密。/pp　　span style="font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai "strong后记：/strong临床质谱技术被认为是医学诊断的下一个“基因测序”，应用前景被普遍看好。质谱用于临床检验具有灵敏度高、特异性高、重现性好的优点，可在临床多个领域对传统诊断方法学进行替代。陶纬国教授团队的磷酸化蛋白研究进一步提升了临床质谱应用的含金量。基于该研究，临床科学家们将会找到更多可靠的疾病标志物，从而实现癌症等重大疾病的早期发现和精准诊断。/span/pp style="text-align: right "采访编辑：李博/p

大家好，本周为大家介绍一篇发表在J. Am. Chem. Soc.上的文章，Transient Structural Dynamics of Glycogen Phosphorylase from Nonequilibrium Hydrogen/Deuterium-Exchange Mass Spectrometry，文章作者是英国埃克塞特大学的Jonathan J. Phillips。　　变构调节指在蛋白质的正构位点上的变化通过蛋白质内部传递，最终影响到变构位点的结构，从而调整白质功能。理解蛋白质功能转换背后的特定结构动态变化对于分子生物学和药物发现领域至关重要。尽管变构现象自从提出以来已有广泛的研究，但是关于信号如何在蛋白质内部长距离传递的具体机制仍然不甚清楚。很大程度上是由于缺乏能够在时间和空间上高分辨率测量这些信号的生物物理方法。糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase，GlyP)是研究变构调节常用的标准蛋白，GlyP与II型糖尿病和转移性癌症的治疗密切相关。GlyP作为一种典型的变构酶，其活性受磷酸化修饰、多种天然配体和药物的调控。本文旨在通过开发和应用非平衡毫秒级氢/氘交换质谱(neHDX-MS)技术，来精确定位GlyP在变构激活和抑制期间的动态结构变化。这项技术能够提供蛋白质在毫秒时间尺度上的局部结构动态信息，有助于揭示变构调节过程中的瞬态结构特征，从而为理解蛋白质的动态行为和设计变构调节剂提供重要的结构信息。　　作者首先确定了能够完全激活或抑制GlyP的条件。25 mM 的AMP能实现GlyPb的最大激活(图1A)。32 mM咖啡因足以完全抑制GlyPa(图1B)。并且观察到50ms内AMP和咖啡因能够达到最佳激活/抑制状态(图1C和1D)。　　图1.糖原磷酸化酶b的变构激活和糖原磷酸化酶a的抑制。　　随后作者通过neHDX-MS捕捉由AMP引起的GlyPb变构激活过程中的局部结构扰动。通过激活过渡态与未激活和激活状态之间的HDX差异，作者将这些肽段分成了七个类群。其中重点值得关注的类群是c、d(其他类群对应区域及趋势不在此详细介绍)，因为他们的HDX行为与未激活和激活时的稳定态都有明显差异，这些局部区域的结构变化是过渡态的独特体现(图2A)。其中，c类群主要涵盖了tower helix区(图2B)，说明该区域在从未激活到激活状态的过渡态中，表现出相较于前后二者皆较高的动态性。d类群涵盖活性位点，说明活性稳点结构在因结合发生了结构稳定化现象。为了从原子水平理解这些瞬态结构变化，研究人员使用了一种基于Energy Calculation and Dynamics(ENCAD)的方法，Climber，来模拟从非活性状态到活性状态转变过程中的过渡态内部作用变化。结果显示，tower helix在激活过程中经历了氢键先断裂后形成的变化，这与观察到的HDX增加相一致(图4A)。　　图2.GlyPB中表现不同结构动力学行为的类群。　　图3.局部区域HDX动力学。　　图4.GlyP在活性和非活性状态之间的结构插值。　　随后作者探讨了咖啡因如何通过变构抑制影响GlyPa的结构动态。同样作者也比较了抑制过渡态与未抑制和抑制状态之间的HDX差异，分成了七个类群。在这几组类群中，仅有m表现出较未抑制和抑制状态都较明显的氘代上升趋势(图2C、图3C&D)。m区域涵盖了tower helix区(图2D)，说明该区域在未抑制状态到完全抑制状态的过渡阶段内，发生了局部去结构化现象。此外，在280s loop和250′ loop区域也表现出类似的瞬时去稳定化现象。结合AMP激活实验中的现象表明，尽管咖啡因和AMP作用于GlyP的不同位点，但它们都可能通过类似的变构路径(即tower helix的去稳定化)来引起GlyP的变构调节，从而实现对该蛋白功能的调控。同样在Climber分析中，可以观察到对应区域发生了氢键重排，与neHDX-MS结果呼应(图4B)。　　本文讨论了GlyP的变构调节中间态涉及的局部结构动态变化，并通过毫秒级neHDX-MS揭示了这些变化。结果表明激活和抑制过渡态都涉及到tower helix的氢键断裂和局部结构重排，这是两个途径的共同特点。本研究的亮点在于开发了一种新的neHDX-MS方法，能够在毫秒时间尺度上观察蛋白质的变构结构动态。这种方法不仅对理解GlyP的变构机制具有重要意义，而且可以广泛应用于不同蛋白质的变构研究，为理解蛋白质的变构调节提供了新的视角和工具。　　撰稿：罗宇翔　　编辑：李惠琳　　文章引用：Transient Structural Dynamics of Glycogen Phosphorylase from Nonequilibrium Hydrogen/Deuterium-Exchange Mass Spectrometry　　参考文献　　Kish, M. Ivory, D. P. Phillips, J. J., Transient Structural Dynamics of Glycogen Phosphorylase from Nonequilibrium Hydrogen/Deuterium-Exchange Mass Spectrometry. J. Am. Chem. Soc. 2023, 146 (1), 298-307.

在国家自然科学基金的大力支持下(项目资助号：21021004)，中国科学院大连化学物理研究所邹汉法研究员在磷酸化蛋白质组分析技术方面获得新进展，相关成果发表在最近一期的Nature Protocols上(2013，8，461-480)。(http://www.nature.com/nprot/journal/v8/n3/abs/ nprot.2013.010.html)。　　固定化金属离子亲和色谱(IMAC) 是磷酸化蛋白质组学研究中最常用的磷酸化肽段富集技术之一，常规的IMAC使用的螯合基团有三羧甲基乙二胺、次氨基乙酸、亚氨基二乙酸等，在螯合铁、镓等金属离子后可用于磷酸肽的富集。其缺点是特异性不高，在富集磷酸肽的同时也富集了一些酸性肽。研究人员发现了磷酸酯锆或钛表面与磷酸肽之间的高特异性相互作用，并利用这一相互作用建立了以磷酸基团为螯合配体的新一代固定化金属离子亲和色谱技术。实验表明，该新型IMAC对磷酸肽富集的特异性优异，可以有效避免酸性肽段的非特异性吸附。与传统的IMAC相比较，其对磷酸肽的富集能力提高3-10倍，从而大大提高了蛋白质磷酸化分析的检测灵敏度和鉴定覆盖率。该新型IMAC方法自2006年发表首篇论文以来，已在Mol. Cell. Proteomics, J. Proteome Res., Anal. Chem.等蛋白质组学与分析化学权威期刊发表论文20余篇，其中2007年发表在Mol. Cell. Proteomics的一篇论文已经被引用110余次。采用该方法为核心技术进行了人类肝脏蛋白质磷酸化的规模化分离鉴定，建立了迄今为止国际上人类肝脏蛋白质磷酸化的最大数据集 (Mol. Cell. Proteomics，2012，11，1070-1083)。

蛋白质磷酸化是在激酶催化下将磷酸基团转移到底物蛋白质上的可逆过程，是能够调控蛋白质结构与功能且参与细胞内信号转导的重要翻译后修饰，在植物的生长、发育、环境适应以及作物的产量和品质调控中发挥着重要作用。深度解析磷酸化蛋白质组，是探讨磷酸化如何参与这些生物学过程以及筛选与作物重要农艺性状相关的关键磷酸化靶点的有效手段。然而，与动物相比，植物磷酸化蛋白质组的深度解析在技术上更具挑战性。这是由于植物细胞具有致密的细胞壁和大量的色素以及其他次生代谢物。前者增加了蛋白质提取的难度，而后者干扰了磷酸肽富集的效率和特异性。 中国科学院遗传与发育生物学研究所汪迎春研究组通过探索一系列的实验条件，研发出高效的植物磷酸化蛋白质组学新技术。该技术的主要特点是利用脱氧胆酸钠高效抽提植物蛋白，同时消除常规方法中导致样品损失和灵敏度降低的两个步骤，即在蛋白酶消化前的样品净化和在磷酸肽富集前的脱盐处理，在色素与其他干扰分子共存的情况下进行高特异性、高灵敏度地磷酸肽富集。 科研人员应用这一方法，在拟南芥、水稻、番茄和衣藻等绿色生物的组织中高效纯化磷酸化蛋白质组（单针质谱可鉴定约11,000个磷酸位点）。由于该技术主要面向高等植物及其他绿色生物（如衣藻），且操作简便，降低了实验所需的人力和试剂费用，因此命名为GreenPhos。GreenPhos可定量分析不同植物的磷酸化蛋白组，分析深度深、定量重复性高，有望成为植物磷酸化蛋白组学的通用技术。研究人员应用该技术，深度解析了拟南芥响应不同时长盐胁迫的差异磷酸化蛋白质组，发现了包括剪接体蛋白和一些激酶响应盐胁迫的磷酸化事件。 11月27日，相关研究成果在线发表在《分子植物》（Molecular Plant，DOI：10.1016/j.molp.2023.11.010）上。研究工作得到国家重点研发计划与中国科学院战略性先导科技专项的支持。中国科学院植物研究所的科研人员参与研究。GreenPhos工作流程及多种绿色生物磷酸化蛋白质组鉴定结果

仪器信息网讯 近日，中国科学院大连物理研究所生物分子高效分离与表征研究组(1810组)张丽华研究员和张玉奎院士团队，蛋白组组学分析最新成果发表于《自然-通讯》(Nature Communications)上。团队发展了N-磷酸化肽段高选择性富集新方法，并结合肽段的高效分离和高灵敏度鉴定，实现了N-磷酸化蛋白质组的深度覆盖分析。　　与研究相对深入的发生在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸侧链氨基上的蛋白质O-磷酸化修饰相比，发生在蛋白质组氨酸、精氨酸和赖氨酸上的N-磷酸化修饰，由于P-N酰胺键具有较高的吉布斯自由能，且易发生水解，目前仍缺乏有效的N-磷酸化蛋白质组分析方法，制约了人们对其生物学功能的认识。　　团队研制了具有核壳结构的亚二微米硅球，并通过在硅球表面键合双二甲基吡啶胺双锌分子，在中性条件下实现了N-磷酸化肽段的高效、高选择性、快速富集 通过基于该材料的on-tip富集方法和液质联用分离鉴定的结合，不仅从HeLa细胞中鉴定到3384个N-磷酸化位点(目前最大的哺乳动物N-磷酸化数据集)，而且还发现N-磷酸化位点附近亮氨酸高度表达 建立的N-磷酸化蛋白质组分析新方法不仅为深入研究其生物学功能提供了基础数据，而且也为推动精准医学、合成生物学等领域的发展提供了技术支撑。　　上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院大连化物所创新基金等项目的资助。文章链接：《自然-通讯》(Nature Communications)。

近日，The Lancet Rheumatology发表一项研究预测到2050年全球骨关节炎的患病率情况，研究显示，截止到2020年，全球骨关节炎患者增加到5.95亿，约占全球人口的7.6%，增幅高达132%。由此可见，开发针对骨相关疾病的精准无创诊疗技术迫在眉睫，因为它不仅可以连续监测骨代谢、生长、转移、给药和指导手术，而且可以实现骨疾病的高效治疗。然而，设计精准无创的骨疾病诊疗探针是极具挑战的工作。应 用 报 道今年9月，青岛科技大学袁勋教授团队在《Aggregate WILEY》报道了一种新型的金团簇基骨靶向诊疗探针[1]，实现了高时空分辨的体内骨靶向近红外二区（NIR-II）荧光成像和增强的类风湿性关节炎治疗。图1. Au44MBA26-P团簇的体内特异性骨靶向和高分辨率成像该探针的设计关键在于将原子级精确的NIR-II发射Au44团簇的表面进行磷酸化。一方面，Au44团簇的表面磷酸化大大增强了探针的骨靶向能力，使骨主要成分羟基磷灰石对磷酸化前后的Au44团簇探针的理论max吸附量提高了1.36倍，使该团簇探针实现了高对比度和高分辨率的体内骨靶向NIR-II荧光成像（信噪比提升1.4倍，见图1）。图2. Au44MBA26-P团簇对胶原免疫诱导大鼠类风湿性关节炎(CIA)模型的治疗作用另一方面，该团簇探针作为一种新型纳米药物，具有直接的生物效应，可显著抑制脂多糖诱导的小鼠巨噬细胞促炎因子的产生。在II型胶原诱导的大鼠类风湿性关节炎治疗中，该团簇探针表现出优异的抗炎和免疫调节作用，可将破坏的软骨恢复到接近正常状态，比临床治疗药物甲氨蝶呤效果更为显著（图2），且具有良好的肾脏清除率和优良的生物相容性。本研究提出了一种金属纳米团簇基诊疗探针的设计范例，为高分辨率骨靶向荧光成像和类风湿性关节炎治疗提供了新思路。图3.睿光NirVivo-Pro 近红外二区小动物活体荧光成像系统助力科研研究[1]: Phosphorylation of NIR-II emitting Au nanoclusters for targeted bone imaging and improved rheumatoid arthritis therapyhttps://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0142961223001382产 品 推 荐近红外二区小动物活体荧光成像系统NirVivo-Pro 活体荧光成像系统是北京睿光科技自主研发的一款专门用于近红外二区的光学成像系统。该系统可实现高质量荧光图像的采集及图像处理，实时地观察基因在活体动物体内的表达、肿瘤的发生、生长、转移及药物的治疗效果，对同一个动物进行时间、环境、发展和治疗影响跟踪，可用于生命科学、医学研究及药物开发等应用领域。产品特点

9月16-17日，国际临床质谱会议在宁波大学盛大召开，此次一年一度的国际会议汇集了来自质谱技术和临床分析应用的研究人员和科学家以及在化学、生命科学、医疗诊断等各个领域的研究人员积极参与。在此次会议中，赛默飞特邀知名专家鼎力助阵，分享质谱技术在医学检验上的新发展新范例。大会主要针对目前临床前沿研究领域展开畅想，分别从组学、质谱成像、AI深度学习等角度探讨临床发展可能。其中报告人对赛默飞Orbitrap三合一超高分辨质谱仪多碎裂模式(CID,HCD,ETD,EThcD)对于临床关注的糖基化、磷酸化修饰在炎症、癌症研究方面为研究者提供更细节的信息，助力精准医疗。 特邀嘉宾报告在临床质谱新技术分会场中，赛默飞特邀来自University of Calgary的Ian Lewis教授带来专题报告Harnessing metabolomics to combat infectious diseases: a new paradigm in rapid diagnostics，采用Orbitrap高分辨质谱平台进行代谢组学分析，及赛默飞三重四极杆质谱平台进行靶向分析。每年200万感染患者中有8万人死亡，预计在2050年，全球死亡人数大约达到1000万左右，治疗成本高达2万亿美金，传统细菌鉴定和耐药性分析的时间长达5天之久，使得大部分患者错过了最佳治疗窗口，“时间就是生命”，开发一种快速准确的诊断方法变得刻不容缓。Lewis教授实验室利用赛默飞Orbitrap高分辨平台进行代谢组学分析，对血液样本中不同类型的菌群代谢物做了差异分析，很好地完成了分群鉴定，并且随后做了耐药性分析，结果显示菌群代谢物对药物具有极高的敏感度，随后对775个样本进行了验证，该方法比现有手段节约60%的时间，从而大幅度降低感染病人的死亡风险。得益于两类质谱平台方法之间快速转移的优势，同时利用赛默飞三重四极杆对尿路感染样本进行靶向分析，大大缩短了诊断时间，这是传统的MALDI-TOF方法没法完成的。Lewis教授基于PIM（精准感染管理），对超过50000 个独立菌群进行基因信息和蛋白质组学信息分析，整合信息并建立了耐药性数据库（ResistanceDB），来更好地执行PIM。Lewis教授相信，对于感染的精准管理和快速诊断，一定能够大大降低医疗成本和感染死亡率。 由于近年来质谱技术在医学检验上的应用已受到科学界的广泛重视，会议吸引了来自中国、美国、加拿大、澳大利亚、日本、韩国、新加坡等地的知名学者做主题演讲和高质量论文。 赛默飞在此次会议中也向中外诸位研究人员及科学家展示了整体解决方案，助力临床精准医疗进一步发展，展台人头攒动，研究人员与与会嘉宾均进行了良好及富有成效的沟通，此次会议也得到了赛默飞全球临床质谱团队的大力支持，为赛默飞在中国临床质谱界进一步发展打下良好的基础。 《赛默飞临床检测及研究解决方案》《赛默飞临床检测及研究解决方案》全方位展示了赛默飞在临床检测领域的全产线解决方案，不仅体现了赛默飞本土化战略，积极整合国内合作方的技术力量，优势互补，为中国客户降低使用成本，提高临床服务水平。而且针对正在兴起的临床检测项目，赛默飞不仅可以提供传统的三重四极杆质谱、高效液相色谱等设备，同时可以提供提高检测通量的多通道液相设备TLX/LX（检测样本通量提高2-4倍）、痕量金属检测设备ICP-MS、快速筛查利器Orbitrap高分辨质谱仪、纸喷雾离子源VeriSpray快速监测治疗药物等，提供从样品前处理到软件分析，更高效、更精准、更全面的一站式解决方案。

仪器信息网讯 2010年11月5日，2010年全国有机质谱学术会议进入大会报告环节。大会邀请的10个大会报告涉及生命科学、食品、环境及能源等领域，其中6个报告关于蛋白质组学及磷酸化蛋白质组学研究，1个报告关于食品中外源性化学物质研究，1个报告关于新药早期临床研究，1个报告关于石油组学研究，1个报告关于MALDI质谱成像技术的新进展。　　从大会报告分布的领域可以看出，蛋白质组学尤其是修饰蛋白质组学是目前有机质谱研究的热点及前沿 食品、药物等对于人们生命安全有重大影响的领域也是有机质谱的重要应用领域之一 而有机质谱最早应用的领域石油，在经历了数年的“沉寂”之后，再一次成为推动有机质谱技术发展的推动力。以下笔者对10个大会报告做简短的概述，以飨读者!　　蛋白质组学及修饰蛋白质组学研究厦门大学赵玉芬院士　　如今，蛋白质组学研究在全世界各地如火如荼展开，但是据报道，在美国食品药品监督管理局(FDA)批准的蛋白质相关产品中尚无一例能够在临床上通过质谱方法检测蛋白质来诊断疾病的实例。中国科学院北京基因组研究所刘斯奇研究员(孙海丹博士代做报告)在报告中指出，为了使蛋白质组学真正应用到临床，随着质谱技术在扫描速度、质量精度、分辨率、裂解方式及定量动态范围等方面的改进，近几年来，蛋白质组学研究已有了如下改变：(1)从广谱蛋白质定性研究转向定量蛋白质研究 (2)从广谱研究转向以锁定特定目标物的蛋白质组学研究 (3)从蛋白质组研究转向转录后修饰蛋白质组研究。对于蛋白质的定量而言，有标记的定量方法和非标记的定量方法。标记的定量方法是指同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术 而无标记的定量方法则包括基于色谱峰面积定量方法、以及利用二级离子信号的强度进行的MRM(多反应监测)检测等。尤其是MRM检测以前在小分子方面应用很多，近几年也被广泛地应用于大分子检测上。去年在加拿大的HUPO会议上就是iTRAQ技术占主流，而在今年悉尼的HUPO会议上铺天盖地的都是MRM和SRM(选择反应监测)技术，由此也可以大家已经把蛋白质定量的焦点转移到MRM及SRM上来。此外，刘斯奇研究员的报告中还提及，目前，世界各地实验室存在同类蛋白质定量不一致的情况，是否是因为制备材料不同、方法不同、仪器不同等原因导致结果不一致?科学家们倡议不同实验室联合，对样品的制备及分析过程实现标准化，以便使得蛋白质研究真正走向临床。中科院生物物理所杨福全研究员 中科院大连化物所邹汉法研究员　　正如刘斯奇研究员报告中所介绍的，目前，修饰蛋白质研究成为蛋白质研究的又一重点。大会报告中5位专家的报告都涉及到磷酸化蛋白质的研究。中科院生物物理所杨福全研究员介绍了目前磷酸化蛋白组学研究进展，其指出，蛋白质磷酸化是一种蛋白质翻译后修饰，磷酸化蛋白质分析的最大挑战是其含量较低及其离子化效率相对低，因此磷酸化蛋白质富集策略在质谱分析中很重要。目前，用于磷酸化蛋白质的富集策略有固定化金属亲和色谱(IMAC)、金属氧化物亲和色谱(MOAC)、化学衍生富集(PAC)等，研究证明单一的富集方法效果不好，而几种富集方法的串联和并联使用的策略，以及色谱预分离-富集串联的策略则有比较好的效果。而在磷酸化蛋白质鉴定和修饰位点分析中，主要的技术手段包括MALDI-TOF-MS和ESI-MS-MS等 而定量磷酸化蛋白质组学技术包括基于质谱技术的定量策略和基于同位素标记的定量策略。 中国科学院北京基因组研究所孙海丹博士 Wisconsin –Madison大学的李灵军教授　　厦门大学赵玉芬院士则介绍了基于稳定同位素质谱技术在磷酸化蛋白激酶的反应机理的研究 中科院大连化物所邹汉法研究员介绍其研究的两种磷酸化蛋白质富集材料磷酸酯锆和磷酸酯钛在提高磷酸化蛋白质富集效率方面的作用 Wisconsin –Madison大学的李灵军教授则介绍了通过标记和非标记蛋白质定量方法研究两种环境致病的疾病的研究 北京大学生命科学学院的纪建国教授则介绍了神经性疾病磷酸化蛋白质的动态表达的变化。军事医学科学院的杨松成教授 北京大学生命科学学院的纪建国教授　　在此大主题下，来自军事医学科学院的杨松成教授介绍了MALDI质谱成像的新进展。上个世纪80年代，基质辅助激光解析电离新型离子源发明，1997年，美国Vanderbilt大学Caprioli教授首次报道了利用MALDI质谱成像，直接从大鼠的脑下垂体和结肠组织获得了蛋白质和多肽的生物分子图像，开创了分子成像组织学的新领域。目前，这项技术先前主要应用在蛋白质、多肽研究，现在又扩展到小分子如脂质和药物研究。其与现在广泛使用的放射自显影技术相比，具有不需要标记和探针、质谱成像时非靶向的、质谱成像可检测代谢物与药物、可以对整体动物组织进行成像等优点，其将在生物医学的基础研究中发挥作用。杨松成教授还指出，质谱成像技术除了MDLAI外，还有DESI(解析电喷雾离子化)和SIMS(二次离子质谱)，未来质谱成像技术将在仪器和样品前处理技术上改进，并向三位图像发展。　　新药早期临床研究北京协和医院临床药理中心的江骥教授　　药物研究一直以来都是质谱的重要应用领域，来自北京协和医院临床药理中心的江骥教授则从新药早期临床研究对质谱技术的需求角度进行了介绍。江骥教授表示，新药研发的成本越来越高，特别是在进入二期和三期临床研究中，费用更是惊人。如果能在一期临床或更早之前就能判断新药的安全性与有效性，则可以大大地节约新药开发成本。因此，“微剂量”或者“0周期临床试验”的临床研究方法被西方国家权威机构所采纳。这种方法的好处是在 不会导致太大安全性问题的前提下可以获得直接来自于人体内药物代谢试验的第一手信息。这对于了解药物在人体内的安全性、有效性以及药物代谢情况，提高研究效率，降低研究风险成本，缩短研究周期具有重大意义。在这种情况下，人们对微量药物探测技术提出了更高的要求，除了同位素标记的正电子发射断层(PET)技术外，高灵敏度的LC-MS/MS及AMS(加速器质谱)成为了必然采用的方法。此外，由于当前的新药开发除小分子化合物外还包括生物制剂和中药制剂，这些则需要用到特殊的电离技术、高分辨质谱技术以及对海量药物代谢数据的处理和分析能力。　　食品中外源性化学物质研究中国检验检疫科学研究院食品安全研究所的杨敏莉博士　　食品中外源性化学物质是指在农产品种植、养殖、加工等过程中加入的化学品，或因环境因素引入的有害化学物质，包括农药兽药残留、真菌毒素、包装材料中的有害化学物质、食品添加剂及重金属等。国际和我国对食品中外源性化学物质的限量日益严格，给检测提出了挑战。中国检验检疫科学研究院食品安全研究所的杨敏莉博士介绍了食品中外源性化学物残留确证技术研究、食品中未知添加物质的筛查技术研究、车载气相色谱/质谱仪应用研究、有机质谱痕量分析质量控制技术研究等四方面介绍了有机质谱在食品检测中 的应用。同时杨敏莉博士对应用于食品检测的质谱技术提出了需求展望：不同公司检测参数统一、数据库接口开放、更易于维护、电离效率改善、高选择性和灵敏度、复杂基质直接分析。　　石油组学研究中国石油大学(北京)重质石油国家重点实验室的史权教授　　质谱技术发展与石油化学有着紧密的联系，1942年美国加州大西洋炼厂购买了一台美国联合电力公司的CEC-21-101型低分辨单聚焦质谱计，这是世界上第一台用于有机分析的商业质谱仪，因此可以说石油化学工业是有机质谱的最早用户。中国石油大学(北京)重质石油国家重点实验室的史权教授介绍到，据文献报道，上世纪八十年代，石油分析遇到的挑战——石油极性大分子的组成分析，当时的技术GC、LC、NMR、MS等技术都不能解决这个问题，石油分析的发展遇到了瓶颈，而此时生命科学研究兴起，同时石油公司也认为该做的研究工作都已完成，从而导致了一大批质谱学家转到了生命科学领域。　　但是到了上世纪90年代， FT-ICR-MS(傅里叶变换-离子回旋共振质谱)的分辨率超过了磁质谱，于是有人尝试用该质谱技术用于石油重组分研究，但是在石油分析最关心的杂原子含S、N、O等杂原子烃类化合物的分析还是难有突破。2000年时，诺贝尔奖金获得者发现化石燃料可以在ESI电离源中电离，这给从事石油分析的研究人员带来了信心。随后，科学家们在此基础上，利用FT-ICR-MS做了大量的研究工作，提出石油组学的概念。2007-2009年，世界上各大石油公司如阿美石油、美孚、壳牌、中石化等相继购买了FT-ICR-MS进行石油组分分析。目前，我国最高端的FT-ICR-MS 是9.4T FT-ICR-MS。最后，史权教授认为，有机质谱技术将在有机地球化学(石油成因机理、成藏过程)、采油过程化学(石油开发过程中的界面化学)及石油转化化学(石油组学、分子炼油)等三方面发挥重要作用。　　注：有关2010年全国有机质谱会的后续报道，敬请关注仪器信息网资讯栏目!

p style="line-height: 1.5em text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-align: justify "日前，黄超兰课题组及合作者的最新成果，利用新型绝对定量质谱法解析T细胞受体(TCR)磷酸化修饰动态全过程，揭示了CD3ε 的新型信号转导及其在CAR-T细胞治疗中的应用。相关成果近日发表在《Cell》。/spanbr//pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 193px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/c9be87de-7748-4400-ab38-28fab92a68ad.jpg" title="黄超兰.png" alt="黄超兰.png" width="600" height="193" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify "strongspan style="text-align: justify "　　2020年7月29日，北京大学医学部精准医疗多组学研究中心黄超兰团队，中科院上海生化与细胞所许琛琦团队、美国加州大学圣地亚哥分校惠恩夫团队，联手在Cell上发表了题为“Multiple signaling roles of CD3ε and its application in CAR-T cell therapy”的论文，该研究通过开发基于质谱的绝对定量蛋白质组新方法，揭示了T细胞受体-共受体(TCR-CD3)复合物酪氨酸在不同抗原刺激下的动态磷酸化修饰全貌，解析了不同CD3链ITAM结构域磷酸化特征的奥秘，从中发现了其中一条亚基CD3ε的单磷酸化新功能，有望助力于设计全新的CAR-T疗法。/span/strong/pp style="text-align: justify "strongspan style="text-align: justify "/span/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 245px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/b6abe943-5c1a-4258-8d80-ee14ae449013.jpg" title="high light.png" alt="high light.png" width="600" height="245" border="0" vspace="0"//pp style="line-height: 1.5em text-align: justify "　　TCR-CD3复合物在T细胞的发育、激活及对病原的免疫反应中起着决定性作用。这一重要作用来自于CD3链胞内端的免疫受体酪氨酸激活基序(Immunoreceptor tyrosine-based activation motif-ITAM)。而ITAM的多样性功能主要取决于其结构域的酪氨酸(Tyrosine)磷酸化，比如招募SYK激酶家族蛋白ZAP70进而激活下游的信号传导。另外，ITAM的功能也被广泛应用在对嵌合抗原受体(CAR)的研究中。其中CD3ζ亚链便常用于构建CAR-T细胞疗法抗肿瘤活性，但其他CD3链的功能和对于CAR的设计也还有很多未知。/pp style="line-height: 1.5em text-align: justify "　　strong深入探索 CD3 ITAM的酪氨酸动态磷酸化模式可为全面理解不同CD3链的功能提供核心信息。/strongTCR-CD3受体复合物有10个ITAM结构域分布着20个磷酸化位点，在时间分辨率下实现对全部磷酸化位点的同时定量分析在技术上极具挑战性。为了直观比较不同TCR刺激下的磷酸化模式，精确绘制出TCR所有酪氨酸磷酸化的动态过程，黄超兰团队开发了一种新颖的绝对定量方法Targeted-IP-Multiplex-Light-Absolute-Quantitative Mass Spectrometry(TIMLAQ-MS)。区别于目前报道的蛋白组绝对定量手段，不需要加入同位素重标的合成肽段，而是巧妙地利用串联质量标签(TMT)，设计将6个标准样品和4个分析样品混合起来作为内标。标准样品为不同浓度梯度的合成非重标磷酸化/非磷酸化CD3肽(A)和从未经抗原刺激的T细胞中通过IgG抗体免疫沉淀下来的背景蛋白(B)的混合物 用数据依赖采集(Data-dependent acquisition, DDA)结合平行反应监测(Parallel reaction monitoring, PRM)的方式获得抗原刺激下，TCR-CD3免疫沉淀(IP)复合物中不同酪氨酸位点的磷酸化/非磷酸化在不同时间点的定量结果。strongTIMLAQ 成功绕过了以前的定量方法中通常使用的同位素重标记肽，既节约了成本，又有效降低了方法的复杂性和数据采集误差，进一步提高了定量准确性，最终可完全实现在一次测量中对不同时间点全部ITAM磷酸化修饰的绝对定量，描绘TCR-CD3复合物的酪氨酸动态磷酸化修饰全貌。/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 492px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/17408230-fe19-4e90-a93b-06bbeea1254b.jpg" title="111.png" alt="111.png" width="600" height="492" border="0" vspace="0"//pp style="line-height: 1.5em text-align: center "基于TIMLAQ-MS法的CD3 ITAM磷酸化修饰鉴定/pp style="line-height: 1.5em text-align: justify "　　strong利用这一方法鉴定到在不同的TCR刺激条件下，CD3各亚基主要表现为双磷酸化修饰模式，而唯独CD3ε呈现出单磷酸化修饰模式。/strong前研究表明，双磷酸化的ITAM与激酶家族蛋白ZAP70有很强的结合而激活下游信号传导，而单磷酸化的ITAM则表现出很低的结合性。strong本文中这一特殊的新发现驱使作者进一步深入探索CD3ε在TCR通路中的新潜在功能。/strong结果显示，单磷酸化的CD3ε可通过专门募集抑制性Csk激酶减弱TCR信号传导，strong说明TCR中既有激活基元又有抑制基元，总体呈现为一种自制的信号传导机制。/strong作者团队进一步深入研究，发现一旦将CD3ε细胞质结构域整合到第二代CAR中，CD3ε的ITAM结构域可以通过募集Csk减少CAR-T细胞因子的产生，而CD3ε的BRS结构域则可以通过募集p85促进CAR-T细胞的持久性。总体而言，将CD3ε应用于CAR的设计可显著提高CAR-T细胞的抗肿瘤活性。/pp style="line-height: 1.5em text-align: justify "　strong　从一个重要的基础生物学问题开始，为解决问题而开发一个新颖方法，得到新发现，再深入探索生物学功能，最后有望贡献在治疗方法上。黄超兰教授，许琛琦教授和惠恩夫教授作为本文的共同通讯作者，完美地演绎了不同交叉领域共同合作而产生的精彩结果。/strong/ppstrong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 338px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/e5f4a9aa-d6b8-4604-a6a5-28e0177de6e9.jpg" title="222.png" alt="222.png" width="600" height="338" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify "span style="text-align: justify "　　黄超兰教授是北京大学医学部精准医疗多组学研究中心主任，北京大学医学部基础医学院长聘副教授，北京大学生命科学联合中心研究员，曼彻斯特大学荣誉教授。近年来，黄超兰教授带领团队积极开发基于质谱的蛋白质组学新方法，实验室拥有国际领先的仪器、技术和方法，致力于为生物学和临床研究中遇到的难题提供最有质量保证的全面蛋白质组和质谱技术手段。 仅从2015年至今，黄教授在高影响因子的杂志上就发表了近50篇文章 (目前已累计发表SCI论文80余篇)，不但自己开发最前沿的质谱技术(迄今为止，课题组研发的单细胞蛋白质组技术，在单一体细胞中鉴定的蛋白数量是全球领域最高水平)，更发挥了强大的合作力量，以她高超的质谱技术助力了众多科学家的科研发展。曾协助美国普林斯顿大学教授，美国科学院外籍院士颜宁课题组，利用质谱技术有效分析了ACAT1蛋白周围游离的脂质，为ACAT1作用底物的鉴定提供了最为直接有效的证据，相关工作发表在Nature上sup1/sup。最重量级的是协助中科院院士，西湖大学校长施一公教授利用高分辨交联质谱技术对剪接体复合物的成分和相互作用进行准确鉴定，促进了剪接体复合物在冷冻电镜上的超高分辨率结构鉴定，相关工作发表在两篇Science上sup2，3/sup。/span/pp style="text-align: justify line-height: 1.5em text-indent: 2em "strongspan style="text-align: justify "北京大学医学部精准医疗多组学研究中心/span/strongspan style="text-align: justify "，在“双一流”的支持下，正式成立于2018年6月，为北京大学医学部直属二级单位。黄超兰教授担任中心主任。中心主要基于临床医学热点和难点问题，通过临床医学，创新技术和基础学科的交叉，开展协同创新研究和研发，攻克医学重大难题。/spanspan style="text-indent: 2em "以重要的临床问题为根，利用前沿的高通量多组学技术（基因、转录、蛋白、翻译后修饰、代谢、微生物）和人工智能分析手段，结合临床信息，打造成规模化专业化的临床生物标志物（包括疾病预防，诊断，机制，疗效和药物靶点）开发、验证和标准化的创新平台。/span/pp style="text-align: justify "span style="text-align: justify "br//span/pp style="line-height: 1.5em text-align: justify "　　原文链接：a href="https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.07.018" target="_blank"https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.07.018/a/pp style="line-height: 1.5em text-align: justify "br//pp style="line-height: 1.5em text-align: justify "　　参考文献：/pp style="line-height: 1.5em text-align: justify "　span style="font-size: 14px "　sup1 /supQian et al., Nature, 2020 581(7808):333-338/span/pp style="line-height: 1.5em text-align: justify "span style="font-size: 14px "　　sup2/sup Yan et al., Science, 2015 349(6253):1182-1191/span/pp style="line-height: 1.5em text-align: justify "span style="font-size: 14px "　　sup3 /supWan et al., Science, 2016 351(6272):466-475/span/ppbr//p

p style="text-indent: 2em "strong仪器信息网讯 /strong2018年11月24日，由中国质谱学会（中国物理学会质谱分会）、中国化学会质谱分析专业委员会和中国仪器仪表学会分析仪器分会质谱仪器专业委员会联合主办，中国广州分析测试中心、中山大学承办，广东省分析测试协会及广东省质谱学会协办的“2018年中国质谱学术大会”（CMSC 2018）在广州东方宾馆隆重开幕。本次会议主题为：中国质谱新时代。来自十多个国家地区的质谱技术与应用方面的专家学者、质谱厂商及相关用户共1900余人参加了本次会议，会议规模相比往届再攀新高。仪器信息网作为合作媒体对本次大会进行系列报道。br//pp style="text-indent: 2em "本次大会为期2天半(11月24日-26日)，共邀请12个大会报告并开设主题为生命科学与医学、质谱新方法新技术、仪器研发与基础理论、环境与食品、地球科学及材料与能源、临床质谱等多个分会场。会议同期还设置了青年论坛专场和学术墙报展示，以促进我国质谱分析技术的快速发展，展示我国在该领域取得的成绩及增进同行间的学术交流。/pp style="text-indent: 2em "大会首日的生命科学与医学的分组报告会上，北京生命科学研究所董梦秋教授、东南大学陶纬国教授、美国威斯康星大学李灵军教授、北京师范大学谢孟峡教授等重量级专家分享前沿科学成果。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/2eb70c26-536e-4641-a771-b53a630386eb.jpg" style="" title="Axianchang.jpg"//pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/d91be019-bc8e-4aa0-b6d3-b3d087503476.jpg" title="Bxianchang.jpg" alt="Bxianchang.jpg"//pp style="text-align: center "报告会现场br//pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/c66402c2-248f-4a30-a031-e01573041590.jpg" style="" title="dongmenxia.jpg"//pp style="text-indent: 2em text-align: center "北京生命科学研究所教授董梦秋/pp style="text-indent: 2em text-align: center "报告题目：Quantitative Phosphoproteomics analysis Revealed Longevity Mechanisms in C. elegans/pp style="text-indent: 2em "董梦秋带领课题组以线虫为模型，研究关于衰老的基础生物学问题，同时开发了基于质谱的蛋白质组学技术。她提到，线虫领域对衰老的研究起源于1993年发现胰岛素信号通路可调节寿命。目前，线虫领域较少涉及磷酸化蛋白质组学的研究，因此已鉴定的磷酸化位点相对较少。基于此，董梦秋在报告中分享了其在线虫磷酸化蛋白组学研究的实验过程，包括鉴定磷酸化位点及蛋白肽段的软件使用体会。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/22f347fc-b4d1-4beb-bdce-119e254d8502.jpg" title="taoweiguo.jpg" alt="taoweiguo.jpg"//pp style="text-indent: 2em text-align: center "东南大学生物医学工程学院教授陶纬国/pp style="text-indent: 2em text-align: center "报告题目：开发外泌体蛋白临床质谱的前景和挑战/pp style="text-indent: 2em "针对蛋白磷酸化中的难点问题，陶纬国课题组研发了以质谱检测为中心的高通量新技术，利用该技术发现激酶的直接底物和磷酸蛋白的直接上游激酶，并致力于通过开发外泌体蛋白作为疾病指标分子进行医疗检测。会上陶纬国也分享了基于此研究的一些实际医疗案例。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/9d0d1492-2d3e-4457-bab8-3faa433aa867.jpg" title="lilinjun.jpg" alt="lilinjun.jpg"//pp style="text-indent: 2em text-align: center "美国威斯康星大学教授李灵军/pp style="text-indent: 2em text-align: center "报告题目：Sweetening the Process of Biomarker Discovery in Alzheimer' s Disease(AD): Development of Improved Chemical Strategies for Probing Glycosylation patterns in AD/pp style="text-indent: 2em "李灵军在报告中主要介绍了关于促进阿尔兹海默症（AD）中生物标志物的相关研究。AD是一种渐行性神经退行疾病，截至2017年，中国的AD患者位居全球第一，数据为900万人。李灵军在报告中讲述了其基于HOTMAQ方法开展高通量目标蛋白的绝对定量以及生物标志物验证的研究进展。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/7deaa47b-70e8-483b-bb0b-82fdf527e8cd.jpg" title="xiemengxia.jpg"/br//pp style="text-indent: 2em text-align: center "北京师范大学教授谢孟峡/pp style="text-indent: 2em text-align: center "报告题目：硝酸化多肽磁纳米富集材料的制备及应用研究/pp style="text-indent: 2em "蛋白质磷酸化是最为广泛的翻译后修饰之一，但因为蛋白质磷酸化动态可逆且磷酸化蛋白丰度低，很难从复杂生物中直接检测磷酸化蛋白。谢孟峡在报告中讲述了磷酸化蛋白富集方面的研究进展，包括两种功能化磁纳米粒子，前者能有效富集磷酸化肽段，后者能特异性富集络氨酸磷酸化肽段。两者均能应用于生物样品中，为发现生物体系中相关痕量疾病标志物提供了基础材料，并能应用于磷酸化蛋白质组学研究中。/ppbr//p

仪器信息网讯 2014年10月29日，由国家大型科学仪器中心主办，北京化工研究院分析研究室承办的&ldquo 2014年全国有机质谱学术会议&rdquo 在瓷都江西景德镇盛大开幕，共有来自全国各地的近300位质谱专家、学者参与此次盛会。　　在大会报告环节，9位专家学者就有机质谱技术在生命科学、食品、环境、医药及能源领域的应用分别进行了介绍。南丹麦大学生化和分子生物学系的Peter Roepstorff教授　　首先来自南丹麦大学生化和分子生物学系的Peter Roepstorff教授作了题为《质谱在多肽和蛋白研究中的作用》的报告。据Peter Roepstorff教授介绍，在过去20年，质谱技术被广泛接受，并作为一项关键技术应用于多肽及蛋白质组学研究。除了用质谱进行蛋白质定性及定量研究外，科学家们还利用质谱技术用于蛋白质相互作用与构想研究，以及确证天然生物活性肽结构。报告中介绍了Peter Roepstorff教授小组在上述方面的研究情况。北京大学生命科学院纪建国教授　　北京大学生命科学院纪建国教授则介绍了《蛋白质多磷酸化修饰位点鉴定研究-神经干细胞定向分化信号转导网络的动态蛋白质组学研究》。　　基于质谱的磷酸化蛋白质组学是研究蛋白质磷酸化的有效手段，纪建国教授课题组主要利用实验室开发CATSET方法对大鼠神经干细胞的磷酸化肽段进行分布富集，并结合SILAC定量方法对大鼠神经干细胞分化早期的磷酸化的蛋白质组进行分析。目前的研究结果从整体上展现了蛋白质磷酸化在神经干细胞过程中的动态变化，为研究干细胞分化为神经元的机制提供了有用的线索，为治疗神经退行性疾病和寻找药物靶点提供重要线索和方法。浙江省疾控中心任一平研究员　　浙江省疾控中心任一平研究员介绍了《质谱技术在食品中蛋白质定性和定量中的应用》。据介绍，国家标准规定，乳基婴儿配方食品中乳清蛋白的含量应大于等于60%。至今为止尚未建立各种婴幼儿乳制品中&alpha -乳白蛋白和&beta -乳球蛋白的准确定量和检测方法，导致我国无法对含乳的产品进行质量监测与控制，现有的标准方法只有薄层凝胶法。任一平课题组建立了采用液相色谱-电喷雾-质谱法测定牛&alpha -乳白蛋白的方法，灵敏度、准确度高，重现性好，处理简便，可用于婴幼儿食品和乳制品的牛&alpha -乳白蛋白的定量测定。暨南大学周振教授　　暨南大学周振教授介绍了《TOF-MS研究进展及其在大气污染在线源解析中的应用》。周振教授在报告中首先阐述飞行时间质谱仪(TOF-MS)的研究进展以及在大气污染源解析应用中的可行性和创新性，着重介绍在线单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)和在线挥发性有机物质谱仪(SPIMS)的原理、功能及特点，并介绍了这两种技术在大气源解析中的应用案例。其中，SPAMS能够实时在线快速获取大气颗粒物污染源解析的结果，相对于耗时久、花费高、多种仪器联用的传统PM2.5源解析方法有多种优势。中国石油大学史权教授　　中国石油大学史权教授作了题为《石油及环境样品的高分辨质谱分析：进展与挑战》。自1942年第一台商业有机质谱仪应用于石油炼厂，质谱技术为石油工业发展提供了最有效的手段。近年来，FT-ICR MS技术的出现，让人们可以真正从分子层次上&ldquo 认识&rdquo 石油。史权教授报告中主要介绍了最新的FT-ICR MS技术，以及近年来其在石油及环境样品分子组成分析方面取得的主要进展，分析石油及环境样品分析面临的技术挑战，探讨了高分辨质谱在石油及环境地球化学领域的潜在的应用方向。中科院成都生物研究所分析中心主任周燕研究员　　中科院成都生物研究所分析中心主任周燕研究员介绍了《色质联用技术在中药质量控制中的应用》。报告中介绍对中药多成分多靶点作用的认知体现中药整体观的中药质量控制提出了挑战，化学成分多、结构类型复杂、所含化学成分性质和相对含量差异大、生物活性未能完全阐明等是中药的基本特征，也是影响中药质量控制的主要因素。在所含化学成分之生物活性没有阐明的情况下，进行&ldquo 全成分&rdquo 分析似乎是体现中药整体观的中药质量控制的权宜策略。应用现代色谱联用技术快速表征中药化学成分通常有两个基本思路，即非目标成分表征和目标成分表征。中国医学科学院张金兰研究员　　中国医学科学院的张金兰研究员介绍了《脂质组分析技术的研究和应用》。张金兰研究员在报告中介绍研究采用现代液相色谱联用质谱技术建立了系列的分析方法，分析不同结构特点和体内丰度水平差异大的脂质类化合物，形成了脂质组学分析平台，应用于临床生物样本的分析，探索能够用于临床诊断和预后判断的生物标志物。北京协和医院江骥教授　　北京协和医院临床药理中心江骥教授介绍了《新药临床开发过程中对分析技术的需求》。江骥教授主要介绍了新药研发进入临床研究阶段的重要性。在一个新的候选药物，从进入临床开始，直到通过Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期临床研究，并获得权威机构的认可，通常需要10年。在整个过程中，90%以上的药物都因为安全性、药效或者药物代谢等原因导致失败。这种失败通常导致数亿元乃至数十亿元的损失。为此，为了提高药物研发的效率、降低药物研发的风险，人们把药物研发的重点逐渐放在了药物早期临床研究的阶段。这个早期临床阶段是指从0期开始到Ⅱa期的阶段。在这个阶段中，集中了大量的、多种的对药物分析，生物标志物分析的需求。军事医学科学院杨松成研究员　　军事医学科学院杨松成研究员介绍了《质谱在抗体-药物偶联物研究中的作用》。抗体-药物偶联物(ADC)是新近发展起来的一类新概念和新型的靶向药物，由于其具备抗体的高特异性亲和力和小分子药物的强药性性能，已成为新一代抗体药物发展的方向和热点。ADC由弹头-强药性的小分子药物、抗体和偶联链三部分组成。ADC是一类生物和化学的高科技产品，其分子量大，超过14万道尔顿，而且结构复杂。在它的研究、生产、应用和储存中，为了确保它的疗效和安全性，它的结构鉴定至关重要，质谱在这方面发挥了特有的作用，报告中介绍了近些年来质谱在ADC研究中的作用。　　在新技术报告环节，11家公司的代表介绍了各自公司最新的质谱产品及相关应用进展。纵观所有的报告，全二维色谱质谱联用技术被反复提及，受到了各大公司的极大关注。其中力可公司、安捷伦公司、Marks公司及天瑞仪器公司的代表分别介绍了各自公司全二维气相色谱质谱联用技术的特点及最新应用案例 而岛津公司的代表则介绍了其全二维液相色谱质谱联用技术的最新应用案例。　　此外，赛默飞公司的代表介绍了Orbitrap技术的进展，以及最近推出的QE Focus在小分子检测方面的应用案例。AB Sciex公司代表介绍了公司在食品安全风险评估检测方面的最新解决方案。沃特世公司的代表介绍了公司最近代谢组学工具软件Progensis QI的优势及特点。PerkinElmer公司的代表介绍了公司两款有机质谱新品AxION iQT及AxION 2 TOF MS的特点及应用案例。布鲁克道尔顿公司的代表则介绍了公司最高分辨质谱solarix XR的硬件特点，以及应用案例。华质泰科公司的代表介绍了直接分析离子源DART的最新应用进展。

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"//pp 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/pp 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。/pp　　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。/pp　　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。/pp　　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

近日，国家重大科学仪器设备开发专项《精确操控离子反应质谱科学装置的研制及应用研究》项目中期检查会议在中国计量科学研究院(以下简称&ldquo 中国计量院&rdquo )召开。科技部条财司副司长吴学梯、国家质检总局科技司处长姚泽华、中国计量院副院长宋淑英等相关领导及项目技术专家组成员参加了会议。　　中国计量院作为该项目的牵头单位，将以生物、新材料和先进能源技术等重点领域所急需突破的关键技术&mdash &mdash 精确操控质谱分析技术为核心，应用创新技术和方法，分别针对蛋白精确分析、磷酸化和离子反应C-C活化等前沿技术，分子反应动力学基础问题，以及多物理场模拟与试验验证等质谱技术创新方面研制出3套质谱科学装置。此外，中国计量院与北京理工大学、清华大学、北京蛋白质组研究中心、中科院大连化学物理研究所和北京生命科学研究所合作，分别开展离子束反应与控制、蛋白磷酸化筛选与鉴定、碰撞反应飞行时间离子谱、蛋白分析中的ETD反应及离子碎裂新方法和高纯有机试剂痕量杂质分析等5方面的应用研究。　　据了解，该项目自2011年10月开始实施，将于2016年10月结束。目前，项目组已成功开发出ESI离子源、串联离子阱、仪器控制软件等关键部件，搭建了3套离子反应质谱仪器整机并开展了4方面的应用研究，成功完成了项目中期目标。专家组建议通过项目的实施，进一步加强仪器开发与应用研究紧密结合，在项目研发的仪器上做出更具创新性的研究成果，并重视仪器整机工业设计，为仪器产业化打下坚实基础。

蛋白组学脱胎于人类基因组计划中的功能基因组学，是研究细胞、组织或完整生物体所拥有的全套蛋白质的学科，“全景式地研究在各种特定情况下的蛋白质谱”。（贺福初，中国蛋白质组计划，中国科学基金，2002，264-268）蛋白组学的实验过程高度依赖优化的样品前处理。其中，蛋白消解和质谱分析这两步之间的处理过程对整体分析质量和灵敏度有着非常重要的影响。一种名为StageTips的关键技术于2003年由南丹麦大学蛋白质组学领域著名学者Matthias Mann首次报道，并因其高效和简便而在蛋白组学研究中得到广泛使用。许多研究机构根据自身课题特点开发了StageTips的应用规程。StageTips是一种填充了Empore膜片的微量移液管。其全称是“Stop and go extraction tips”，喻意为蛋白分解产生的肽被Empore膜片拦截，然后由适当的溶剂释放出来。这个过程中，盐份去除，肽得到纯化和浓缩，或者预分馏。Empore膜片由高分子纤维网固定住的功能颗粒构成，同时具有极佳的物理特性（如柔软、致密）和化学特性（如高保留因子），使StageTips特别适用于LC/MS分析之前处理肽溶液样品。膜片中功能颗粒种类的多样性使StageTips具有多种不同性能，可以根据应用内容有多种选择，并可以在一支StageTips中组合使用。a - 单层Empore膜片的StageTips（放大图中为Empore膜片材料结构示意） b – 多层膜片的StageTips ；图1 StageTips外观Empore相对于用松散颗粒制成的产品有多种优势，包括：颗粒填充致密无沟流；无需筛板；洗脱体积小；容量可由增加膜片层数而扩大。图2. Empore StageTips 质量控制：这些数据显示SDB-RPS StageTips 在不同批次和同一批次内测试结果的良好可重复性和可靠性，证实生产工艺的优越性。应用实例一美国著名医院Mayo Clinic 于2020 开发了基于StageTips和临床质谱的 新冠病毒快速诊断方案，可以达到和PCR相似的精度。----------------------------------------------------------------------------------------------------图3. Mayo Clinics 新冠病毒高通量检测方案：基于StageTips 和OrbiTrap LC-MS。应用实例二高通量磷酸化蛋白质组学检测----------------------------------------------------------------------------------------------------DNA转录成mRNA要再翻译成具有特定氨基酸序列的蛋白质才能在体内发挥功能，其中大部分蛋白质往往还需要经过化学修饰才能具备真正的活性，这种修饰称为翻译后修饰（PTM）。翻译修饰的过程，就是在蛋白质氨基酸序列中添加特定氨基酸或改变特定化学官能团的过程，进而改变蛋白质的结构。已有实验证明有三百多种潜在的PTM类型，并且同一个蛋白质可能在多个位点发生修饰，这就促成了蛋白结构和功能上的多样性。在众多的PTM类型中，磷酸化修饰（Phosphorylation modification）的蛋白占到了所有蛋白质约三分之一，是最普遍的修饰类型之一。会影响到细胞内信号转导、细胞结构、细胞增殖、凋亡、转录、代谢过程以及调控病原微生物的适应能力等等，所以在不同细胞中，蛋白磷酸化水平会呈现不同的差异，特定位点的磷酸化程度可能从小于1%到大于90%。图 4. StageTips 用于高通量磷酸化蛋白质组学检测磷酸化蛋白质组学是研究这个蛋白质磷酸化修饰的重要方法之一。如图四所示，通过采用基于StageTips的高通量蛋白质组学样品制备方法，相对于传统样品制备方法来说，所需要的检测样品少了10倍，检测时间减少3倍，但定量化磷酸化位点增加了3倍，极大了提高了研究效率。高碱性条件下的分馏可大大提高蛋白质检出率。相比于传统的方法，比如离线HPLC 泵，或者散装填料装的Tips，Empore C18 Stage Tips 更为高效，同时成本更低。图五显示的数据表明通过StageTips 在高碱性条件下的分馏样品处理，蛋白质检出量增加了50%，同时蛋白质覆盖率提高了10%。图5: HeLa细胞系用 Empore C18 StageTips在高碱性条件下进行分馏处理可大大增加蛋白质和多肽的检出水平Empore还具有自身优势，其中可供选择的功能颗粒和应用如下表所示。【说明】Empore最早由3M公司生产，2019年，莱伯泰科从3M公司收购了Empore的生产线，由旗下CDS公司全面掌握生产工艺并生产和销售。收购之后，许多将Empore作为关键材料的高科技产品得以继续生产。

p　　strong仪器信息网讯/strong 仪器信息网与中国化学会质谱分析专业委员会合作举办的第八届质谱网络会议(iConference on Mass Spectrometry，iCMS2017) 于2017年11月21日正式开幕。本届质谱网络会议为期四天(11月21日-24日)，共设质谱新技术、生物医学及生命科学、食品分析、环境分析、药物分析共五个专场。/pp　　生物医学及生命科学专场在11月22日举行，普渡大学教授陶纬国、安捷伦资深应用工程师 宋越、德克萨斯大学奥斯汀分校研究助理张佳玲、沃特世高级应用工程师陈熙、复旦大学副教授申华莉、中国科学院水生生物研究所高级实验师杨明坤、SCIEX高级市场发展专员刘宏伟、中国农业大学副教授李溱、中南大学教授詹显全在线上给大家分享了精彩的报告。/pp　　span style="font-size: 20px "strong生物医学及生命科学 (上)/strong/span/pp style="text-align: center "span style="font-size: 20px "/span img title="Andy Tao.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/a0e9ef8b-ba00-4a01-bb1b-57715ea120cd.jpg"//pp style="text-align: center "strong报告人：普渡大学教授 陶纬国/strong/pp style="text-align: center "strong报告题目：血液中囊泡内磷酸化蛋白分析在癌症检测中的应用/strong/pp　　目前肿瘤诊断的主要方式是组织活检，那么有没有一种更好的替代诊断方式，是否可以用液体活检替代组织活检？陶纬国跟大家分享了他进行的研究成果。生物体内，蛋白的磷酸化与癌症发生有着密切联系。而肝脏分泌的磷酸酶，会将血液中的这些蛋白去磷酸化，同时还存在其他蛋白的干扰，想从血液中找到这些磷酸化蛋白极为困难。陶纬国发现胞外囊泡的存在却使这一想法成为了可能，微囊泡和外泌体中有稳定存在的磷酸蛋白。通过质谱技术对乳腺癌患者血浆内的磷酸蛋白进行鉴定研究，他发现用胞外囊泡中的磷酸蛋白进行疾病诊断是可行的，可以替代组织活检，这是一种识别疾病生物标志物的新方法。接下来，他还会就相关方向进行更加精准的乳腺癌研究、前列腺癌动物模型研究等。/pp style="text-align: center "img title="Song Yue.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/ed1f2c94-eb42-484a-a054-c775c4eafdc8.jpg"//pp style="text-align: center "strong报告人：安捷伦资深应用工程师 宋越/strong/pp style="text-align: center "strong报告题目：基于高分辨质谱技术的定性代谢流分析/strong/pp　　宋越介绍了安捷伦蛋白质组学研究平台以及基于高分辨质谱技术的定性代谢流分析的完整解决方案。代谢流机理研究的方法为稳定同位素标记法，即通过监测同位素异数体的变化来研究机理。代谢流研究已经从低分辨走向高分辨率质谱，数据采集完之后进行处理，因为supspan style="font-size: 12px "13/span/supC天然同位素的存在会干扰计算，所以耗费较长时间，而安捷伦的Profinder软件可以直接扣除本底背景干扰，节省分析时间。另外，VistaFlux是安捷伦的独家解决方案，在创建目标代谢物列表采集数据后，可快速提取特征，同时通路可视化，可以将整个数据分析过程降低至数分钟。宋越以治疗白血病药物的代谢流分析、天冬氨酸代谢通路研究为案列，说到安捷伦可以为代谢组学研究提供稳定可靠的软硬件平台。/pp style="text-align: center "img title="Zhang Jialing.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/152abcc1-46cd-457b-a41d-30f1cbe41c3d.jpg"//pp style="text-align: center "strong报告人：德克萨斯大学奥斯汀分校研究助理 张佳玲/strong/pp style="text-align: center "strong报告题目：新型手持式质谱笔在癌症研究中的应用/strong/pp　　传统的组织学检测方法通常耗时耗力，并且癌症组织复杂的组织结构和细胞形态，使得该方法具有明显的局限性。张佳玲的报告讲的是新型手持式质谱笔在癌症研究中的应用，即一种自动化并且生物兼容的手持式质谱装置用于对人体癌症的快速且无损的分析。该装置称为质谱笔，通过对水滴的自动控制在所要分析的组织表面进行萃取，以获得生物分子信息来进行分析和诊断。张佳玲研究团队分析了20张人体的组织切片以及253个人体组织样品，包括甲状腺，肺，乳腺，以及卵巢的正常和癌症样品。在不同的人体样品中，研究人员可以检测到丰富的分子信息包括低分子量的代谢物分子，脂类以及蛋白分子。通过统计学方法对所获得质谱数据进行分析，结果显示对正常组组织和癌症组织的区分，灵敏度和专一性分别可达到96.4%和96.2，准确率为96.3%。最后，他们还对活体小鼠进行分析，实验结果显示分析过程不会对小鼠造成任何明显的损伤。/pp style="text-align: center "img title="Chen Xi.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/949b061e-f84a-4c67-93b1-0a4295df080e.jpg"//pp style="text-align: center "strong报告人：沃特世高级应用工程师 陈熙/strong/pp style="text-align: center "strong报告题目：使用新型质谱技术(离子淌度、非变性质谱、氢氘交换质谱)进行蛋白高级结构表征/strong/pp　　针对蛋白质高级结构表征研究，陈熙介绍了多种新型质谱技术，包括离子淌度高分辨质谱、非变性质谱、氢氘交换质谱技术。通过应用案例分析，她详细介绍了这些技术在生物药分析上的最新应用进展，非变性质谱通过搭配不同选择范围的四级杆可以实现大分子量蛋白的测定，使复杂糖基化蛋白的完整分子量测定成为可能 离子淌度分离技术根据化合物漂移的时间差异为常规高分辨质谱增加了更多一个维度的分离能力，有助于蛋白质药物常规结构表征如二硫键错配 氢-氘交换质谱技术在蛋白质药物高级结构、动态变化、小分子结合位点研究上发挥着重要作用。/pp style="text-align: center "img title="Shen Huali.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/87407340-322c-4c4c-b957-3617f697b219.jpg"//pp style="text-align: center "strong报告人：复旦大学副教授 申华莉/strong/pp style="text-align: center "strong报告题目：N-糖蛋白质组富集，鉴定和定量新方法的发展和应用/strong/pp　　蛋白质糖基化修饰具有重要的生物学功能，机体功能的实现主要依赖蛋白不同修饰，但糖修饰蛋白的特异识别/富集、位点/糖链结构、糖肽/糖链定量的分析方法一直滞后，是目前国际研究的热点和难点。申华莉课题组发展了一系列N-糖基化位点的富集，鉴定和定量新方法：包括N-糖基化修饰的富集新方法，N-糖基化肽段富集方法的整体优化，实现了高灵敏的N-糖基化肽段富集 发展了完整糖肽鉴定的质谱流程和搜库软件pGlyco 2.0，实现了大规模，自动化和高准确度的one-step N糖肽质谱鉴定，并获得迄今为止最大的N-糖肽数据集。她以凝集素芯片揭示阿尔兹海默病鼠脑蛋白糖链模式变化的实际案例介绍了这一流程及其在疾病研究中的应用。/ppspan style="font-size: 20px "strong　　生物医学及生命科学 (下)/strong/span/pp style="text-align: center "span style="font-size: 20px "img title="Ge Feng.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/3c1bd4af-a9aa-45e4-ba30-bc12f328d163.jpg"//span/pp style="text-align: center "strong报告人：中国科学院水生生物研究所研究员 葛峰（/strongstrong杨明坤代讲/strongstrong）/strong/pp style="text-align: center "strong报告题目：蛋白基因组学(Proteogenomics)及其分析软件的开发和应用/strong/pp　　蛋白基因组学(Proteogenomics) 是基于高精度的串联质谱数据对基因组进行注释,不仅能在蛋白质水平上验证基因表达和模式，还能提供蛋白质组层面特有的信息，如翻译后修饰、信号肽等,目前已成为功能基因组学研究不可或缺的重要工具。然而，对海量质谱数据实现全面和精准的解读仍是当前蛋白基因组学研究的瓶颈，目前仍缺乏专业、高效的蛋白基因组学分析方法与软件，限制了其在生命和健康领域的应用。/pp 杨明坤讲到，课题组在前期完成的模式蓝藻的蛋白基因组学分析工作的基础上，基于水生所的超级计算平台，开发了开源的针对原核生物的蛋白基因组学专业分析软件GAPP。该软件整合了多组学数据库搜索、类别错误率评估以及非限制性翻译后修饰鉴定等多种方法，可实现针对海量质谱数据的快速、精准分析。利用该软件对已发表的幽门杆菌(Helicobacter pylori)蛋白质组学数据进行了测试，重新注释了幽门杆菌的基因组，鉴定到84.9%的已注释编码基因并发现了20个新基因，同时，利用该软件还实现了幽门杆菌的蛋白质翻译后修饰的全局系统发现，为幽门杆菌基因组的深入解读及其功能分析奠定了基础，也为深入研究幽门杆菌致病的分子机制提供了新的研究方向。该软件实现了“一键式”的原核生物蛋白质基因组学快速、精准分析，使用者只需具备简单的生物信息学知识,按照软件的指令，可在24小时内完成原核生物的蛋白质基因组的精准鉴定和功能分析，该软件有望成为解读原核生物基因组及其功能分析的有力工具。/pp style="text-align: center "img title="Liu Hongwei.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/360ad919-ebd9-4006-a9a4-99d59a90f6f5.jpg"//pp style="text-align: center "strong报告人：SCIEX高级市场发展专员 刘宏伟/strong/pp style="text-align: center "strong报告题目：SCIEX在精准医学中的全面解决方案/strong/pp　　刘宏伟给大家带来了SCIEX在精准医学中的全面解决方案的报告。关于精准医学，她讲到，精准应该是对正确的病人，在正确的时间，给正确的治疗。相对于无差别治疗，更应该根据个人情况进行个性化治疗。从科研到临床，SCIEX提供一整套解决方案，用于蛋白、代谢、脂质水平的分析，从高分辨质谱到三重四极杆质谱，从生物标志物发现到验证，SCIEX提供了完整的癌症标志物研究路线。接着，她重点介绍了SWATH技术，该技术被广泛应用于差异表达分析、蛋白质相互作用、翻译后修饰、大规模临床样品定量分析。然后，刘宏伟以先天性肾上腺皮质增生症、儿茶酚胺检测两个实际案列介绍了SCIEX质谱在临床方面应用。最后，她就下一代代谢组学做了展望，并就工业代谢组学、脂质组学等做了相关介绍。/pp style="text-align: center "img title="Li Zhen.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/9fc9cc4c-48d8-442a-b3fa-b81e4c7e6ee0.jpg"//pp style="text-align: center "strong报告人：中国农业大学副教授 李溱/strong/pp style="text-align: center "strong报告题目：基于高分辨质谱的植物代谢组学研究/strong/pp　　植物代谢组学研究生物胁迫和非生物胁对植物代谢的影响以及植物产生的免疫应答反应。对不同基因型、不同生长时期的植株或植物不同部位的代谢物进行全面的定性与定量分析，发掘和鉴定未知代谢物，构建代谢途径和代谢调控网络。/pp　　李溱的报告以拟南芥为模式植物，使用高分辨质谱技术研究了植物在内源茉莉酸缺失和外源茉莉酸处理下代谢物的变化情况，分析了拟南芥野生型，茉莉酸合成功能缺失突变体(opr3)和经过外源茉莉酸处理不同时间的opr3的代谢组。他对检测到的超过一万个特征离子信号进行统计分析和鉴定，共鉴定到109个差异化合物。这些化合物参与硫代葡萄糖苷代谢，色氨酸/吲哚乙酸代谢，氨基酸和多肽代谢，脂质代谢等代谢通路，揭示了内源茉莉酸在植物中的重要调控功能，实验结果进一步通过定量PCR等技术进行了验证。代谢组学还可以与基因组学研究相结合，开展基于代谢组学的数量性状位点(mQTL)分析和全基因组关联分析(GWAS)。报告使用mQTL技术研究玉米的驯化过程，分析了玉米和玉米的祖先大刍草的代谢物差异，及其在驯化过程中的变化。对调控丁布类代谢物的性状位点进行了定位和功能分析。研究为筛选作物优良形状，作物育种提供指导方向。/pp style="text-align: center "img title="Zhan Xianquan.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/insimg/82a8f876-1bf5-47f2-92d0-a5fb49f3e512.jpg"//pp style="text-align: center "strong报告人：中南大学教授 詹显全/strong/pp style="text-align: center "strong报告题目：质谱技术在肿瘤酪氨酸硝基化蛋白质组学中的应用/strong/pp　　蛋白质酪氨酸硝基化是一种化学性质稳定的氧化损害的标志物，该修饰主要由体内亚硝酸盐途径产生。硝基化产生于生理条件下、富集于病理条件下、参与氧化还原系统，并且该修饰可通过酶和非酶机制而逆转。蛋白质酪氨酸残基的硝基化就是在苯环上加了一个硝基基团，使酪氨酸残基苯环上的电子密度降低，影响酪氨酸残基的化学特性。/pp 詹显全通过研究发现蛋白质酪氨酸硝基化可发生在重要的蛋白质结构域或基序部位，如发生在受体-配体及酶-底物间的相互作用区域则影响其相互作用强度，如发生在二聚化区域则影响蛋白质的二聚化，如发生在酪氨酸激酶磷酸化基序则与磷酸化竞争同一个酪氨酸位点来影响蛋白质的磷酸化调节；而且，在组织和细胞内存在脱硝基化酶来逆转硝基化过程。这样，蛋白质酪氨酸硝基化不仅是氧化应激的生物标志物，而且也通过调节和改变蛋白质的功能参与多种疾病如肿瘤的病理生理过程。质谱是探测、鉴定和定量酪氨酸硝基化蛋白质及其修饰位点的关键技术，是阐明蛋白质酪氨酸硝基化在肿瘤中作用的必须环节。此演讲将讨论蛋白质酪氨酸硝基化与肿瘤的关系，酪氨酸硝基化蛋白质组学的策略、特点及其在肿瘤研究中的应用，肿瘤硝基化蛋白质组学的现状、未来发展趋势及其质谱在其中扮演的关键作用。/ppiCMS2017第八届质谱网络会议开幕 质谱新技术专场强势首发/ppa style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " href="http://www.instrument.com.cn/news/20171121/233975.shtml"span style="color: rgb(0, 112, 192) "http://www.instrument.com.cn/news/20171121/233975.shtml/span/a/ppiCMS2017第八届质谱网络会议——食品、环境、药物分析/ppa style="color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " href="http://www.instrument.com.cn/news/20171124/234313.shtml"span style="color: rgb(0, 112, 192) "http://www.instrument.com.cn/news/20171124/234313.shtml/span/a/pp /pp /pp /p

近日，大连化物所生物分子结构表征新方法研究组（1822组）王方军研究员团队与南方科技大学田瑞军教授、李鹏飞副教授等人合作，利用193nm紫外激光解离—质谱装置，实现了免疫共受体CD28磷酸化胞质端与激酶PKCθ的C2结构域识别结合机制解析。 与常规毫秒级碰撞诱导质谱解离（CID）相比，5ns单脉冲193nm紫外激光解离（UVPD）可直接激发非变性蛋白质骨架共价键至高能态引发高效解离，激发解离速率提升6个数量级，位点解离效率和碎片离子产率与其局部非共价作用和微观结构密切相关，通过碎片离子和解离产率分析可同时获得蛋白质序列和结构信息。目前，193nm紫外激光解离质谱尚未商品化设备，仅在少数实验室有自主搭建设备。　　免疫共受体CD28是癌症免疫治疗的重要靶点，其胞质端酪氨酸磷酸化激活引起的下游蛋白识别结合机制尚不清楚。本工作中，研究人员采用光亲和质谱法发现CD28磷酸化胞质端与激酶PKCθ的C2结构域特异性结合；利用193nm紫外激光解离质谱对C2结合前后进行了全序列覆盖位点光解离效率的差异分析，发现了光解离效率显著下降的三个关键结合区域和核心识别位点K49、H63、R68；证明了高能紫外激光解离策略在蛋白质动态识别结构变化分析中的高灵敏度和单位点分辨高精度优势。　　大连化物所王方军和肖春雷研究员通过交叉学科联合攻关，在大连相干光源搭建了193nm紫外激光解离-高分辨质谱装置，在前期工作中通过高能光子对多肽分子的高效激发解离实现了多磷酸化肽修饰位点精确定位（Chin. Chem. Lett.，2018）和蛋白质组学规模化序列鉴定（Anal. Chim. Acta.，2021）。　　相关研究结果以“Motif-dependent Immune Co-receptor Interactome Profiling by Photoaffinity Chemical Proteomics”为题，于近日发表于Cell Chemical Biology上。

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，

近日，中科院大连化学物理研究所研究员王方军团队与南方科技大学教授田瑞军、副教授李鹏飞等人合作，利用193nm紫外激光解离—质谱装置，实现了免疫共受体CD28磷酸化胞质端与激酶PKCθ的C2结构域识别结合机制解析。相关研究成果发表在Cell Chemical Biology上。与常规毫秒级碰撞诱导质谱解离（CID）相比，5ns单脉冲193nm紫外激光解离（UVPD）可直接激发非变性蛋白质骨架共价键至高能态引发高效解离，激发解离速率提升6个数量级，位点解离效率和碎片离子产率与其局部非共价作用和微观结构密切相关，通过碎片离子和解离产率分析可同时获得蛋白质序列和结构信息。目前，193nm紫外激光解离质谱尚未商品化设备，仅在少数实验室有自主搭建设备。免疫共受体CD28是癌症免疫治疗的重要靶点，其胞质端酪氨酸磷酸化激活引起的下游蛋白识别结合机制尚不清楚。本工作中，研究人员采用光亲和质谱法发现CD28磷酸化胞质端与激酶PKCθ的C2结构域特异性结合；利用193nm紫外激光解离质谱对C2结合前后进行了全序列覆盖位点光解离效率的差异分析，发现了光解离效率显著下降的三个关键结合区域和核心识别位点K49、H63、R68；证明了高能紫外激光解离策略在蛋白质动态识别结构变化分析中的高灵敏度和单位点分辨高精度优势。团队通过交叉学科联合攻关，在大连相干光源搭建了193nm紫外激光解离-高分辨质谱装置，在前期工作中通过高能光子对多肽分子的高效激发解离实现了多磷酸化肽修饰位点精确定位和蛋白质组学规模化序列鉴定。相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.chembiol.2022.01.005

普渡大学和Tymora Analytical Operations的科学家团队通过对尿液胞外囊泡（EVs）蛋白质和磷酸化蛋白质进行质谱分析识别了一组可用于诊断帕金森病的蛋白质标志物。该项工作于本月发表在Communication Medicine，其中详细介绍了研究工作。该研究的部分资助来源于迈克尔J福克斯帕金森研究基金会，该组织的一部分工作就是探究EVs分析是否能识别新型的帕金森病标志物。EVs是由细胞分泌到各种体液中，被认为能反映来源细胞的分子组成。鉴于检测源自癌细胞的外泌体中的蛋白质或核酸比检测患者血液或尿液中自由循环的癌细胞相关核酸或蛋白质可能更容易的想法，胞外囊泡已成为液体活检研究的一个热门领域。同样的思路也适用于神经退行性疾病，尤其是从血液或尿液样本中寻找这些疾病的标志物，血液或尿液相比于脑脊液易于获取，但含有的相关标志物浓度通常较低。总部位于印第安纳州威斯特拉法叶市的Tymora是普渡大学化学生物学和分析化学教授安迪陶（Andy Tao）实验室的衍生企业。Tymora的首席执行官是Communication Medicine论文的通讯作者之一Anton Iliuk。Tymora专注于EVs的蛋白质组学和磷酸化蛋白组学分析，将其作为研究服务出售给外部合作伙伴以及用于其内部生物标志物和诊断方法的开发工作。2018年，该公司及其合作者在Journal of Proteome Research杂志上发表了一项研究，在该研究中，他们在尿液中收集的EVs中鉴定出约860种磷酸化蛋白质和超过2,000种未修饰的蛋白质。迈克尔J福克斯帕金森研究基金会的研究项目副总裁Shalini Padmanabhan是该论文的作者之一，她表示，基金会的研究人员在阅读该研究时“对结果很有兴趣”，因为鉴定到的蛋白中包括几种与帕金森病有关的蛋白质。Padmanabhan指出，当时基金会已经收集了大量来自帕金森病患者的尿液样本，并由Tymora技术看到一个检验新方法（识别帕金森病患者EVs蛋白质特征相对于健康对照组的变化）的机会。研究人员使用Tymora的EVtrap技术从哥伦比亚大学欧文医学中心收集的82个尿液样本中分离出EVs（21个健康对照组，13个携带与帕金森病相关的LRRK2突变但健康的人，28名没有LRRK2突变的帕金森病患者和20名携带LRRK2突变的帕金森病患者）。EVtrap方法使用包被疏水和亲水基团的磁珠来结合EVs的脂质双层膜。该方法可灵敏且可重复地捕获EVs，同时限制高浓度循环蛋白的捕获，这是相对于其他一些EV富集方法的优势。在分离出外泌体后，研究人员在赛默飞Q-Exactive HF-X仪器上进行LC-MS分析其蛋白质。他们识别4,476个独特的蛋白质和2,680个独特的磷酸化蛋白质，从中筛选出48个潜在的标记物，并最终确定了6个最佳标志物。他们发现，这六个标志物组合可以在曲线下面积为0.94的情况下区分健康人群和帕金森病患者。随后，研究人员用两个实验验证了这些表现最佳的蛋白质和与帕金森有关的其它蛋白质。其中一个实验利用靶向质谱技术测定13名健康对照组和23名帕金森病患者的蛋白质，另一个实验使用免疫方法测定10名健康对照组和10名帕金森病患者的蛋白质。Tao 表示，他的实验室继续与哥伦比亚大学的研究小组合作获取更多的样本，并且正在与普渡大学的同事Jean-Christophe Rochet合作研究蛋白质聚集在帕金森病、阿尔茨海默病和Lewy小体痴呆等神经退行性疾病中的作用。Tao 和 Rochet 正在探讨的一个问题是外泌体是否可能成为突触核蛋白α-synuclein(α-syn)的有用来源。在帕金森病患者中，错误折叠的α-syn聚集形成路易氏小体在大脑中积累，被认为会引起神经元损伤，也被认为是潜在的药物靶标和生物标志物。对于帕金森病的诊断，α突触核蛋白种子扩增检测方法前景光明。该方法通过将来自患者的αSyn与正常αSyn孵育并观察其是否产生帕金森病的特征性聚集物。通常，αSyn突触核蛋白样品从患者脑脊液中收集，需要进行脊髓穿刺。这促使研究人员探索通过血液或尿液样品等微创性的方式收集这种蛋白质，其中外泌体是一种潜在的采样途径。Padmanabhan指出，“虽然α-synuclein的分布范围及与帕金森病生物学相关性的全面了解仍不充分，但已有人提出外泌体可能富集有α-synuclein，包括病理性形式。”她补充说，到目前为止，福克斯基金会将外泌体用作αSyn的样本来源的主要工作侧重于在血液中的外泌体，“血液中α Syn的存在已经有研究支持”。然而，她表示该组织“继续探索所有可能的CSF替代方案，以改进临床使用的检测，作为我们持续开展的突触核蛋白生物学研究项目的一部分”。CEO Iliuk表示Tymora不打算继续开发Communication Medicine论文中确定的标记物，但他指出，神经退行性疾病，特别是阿尔茨海默病，已成为Tymora内部生物标志物开发工作和为外部客户工作的重点。Iliuk指出，虽然血浆被广泛认为是临床诊断阿尔茨海默病生物标志物的最切实可行的替代样本，但帕金森病的研究显示了尿液EVs作为神经退行性疾病生物标志物来源的潜力。他说：“我们在血浆方面做了相当多的工作，我认为那是主要关注的地方。但是我们最近一直在研究尿液。现在还处于非常初期的阶段，人们对其作为一种可行的样本还存在很多犹豫，因为它距离大脑太远了，所以并不是一个合情合理的选择。但我认为帕金森病的研究表明神经退行性疾病的标志物可以传播到尿液中并被检测到。”福克斯基金会支持了许多其他在尿液中寻找帕金森病蛋白标记物的努力，包括2021年由马克斯普朗克生物化学研究所蛋白质组学和信号转导部门主任Matthias Mann实验室发表的蛋白质组学研究，该研究确定了几种潜在的帕金森病蛋白标志物。文章链接：https://www.nature.com/articles/s43856-023-00294-w

p style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "strongspan style="text-indent: 2em "仪器信息网讯/span/strongspan style="text-indent: 2em " 一直以来免疫分析是/spanspan style="text-indent: 2em "临床诊断中应用最广泛的技术，但随着质谱技术的快速发展以及临床对检测结果精准性需求的提升，越来越多的临床检测实验室陆续引进质谱技术，但目前临床质谱的应用主要涉及生化检验、免疫学检验、微生物检验以及分子生物诊断等方面。为推广质谱技术在临床领域的长久发展，质谱领域的一批科学家们联合质谱仪器制造商，致力于开发临床质谱新技术新应用，以期更早地推进质谱技术全面走进临床诊断与精准医疗领域。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "2019年9月16日，由宁波大学材料科学与化学工程学院与美国临床质谱学会联合主办，宁波盘福生物科技有限公司协办的“2019国际临床质谱会议(Mass Spectrometry for Cinical Diagnosis,MSCD)”在宁波大学会议中心隆重召开。该会议自2009年举办以来，已成为国际临床质谱领域内的重要国际会议，本届会议为期2天，共安排4个大会报告及6场分会报告。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "会议除邀请了国内外专业的质谱学者发表演讲外，还汇集了来自中国、美国、韩国等各地的质谱技术和临床应用领域内的专家以及在化学、生命科学、医疗诊断等领域的研究学者近200人，共同分享研究成果及经验。仪器信息网作为本次会议的支持媒体将对会议进行相关报道。/pp style="text-align: center"img style="" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/2a7ad8ec-03d9-4ecb-b766-24aa1d771226.jpg" title="会议现场1111.jpg"//pp style="text-align: center"会议现场/pp style="text-align: center"img style="" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/85c9515a-81a3-4413-9685-a485eef3e8d8.jpg" title="唐科奇2.jpg"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.5em "span style="text-indent: 2em "宁波大学质谱技术与应用研究院院长唐科奇主持会议开幕式/spanbr//pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "span style="text-indent: 2em "/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/72c52fd8-6594-4ee0-85d3-8317a3ff9d69.jpg" title="副校长.jpg" alt="副校长.jpg"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.5em "span style="text-indent: 2em "宁波大学副校长/span邵千钧 span style="text-indent: 2em "致辞/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "16日上午，中国科学院院士/宁波大学新药技术研究院赵玉芬、波士顿大学医学院 Catherine E. Costello、国立中山大学谢建台、加利福尼亚大学圣地亚哥分校David A. Herold等4位专家带来精彩的大会报告。span style="text-indent: 2em "宁波大学质谱技术与应用研究院院长唐科奇主持大会报告。/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/17907b48-fc26-4298-ac6d-c8d2fd8c80aa.jpg" title="赵玉芬1.jpg" alt="赵玉芬1.jpg"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.5em "宁波大学新药技术研究院院长赵玉芬/pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.5em "报告题目《Protein N-phosphorylation: an underestimate area in biomedicine》/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "蛋白质磷酸化是重要的翻译后修饰之一,在细胞的生理过程中发挥着重要作用。其中O-磷酸化相关的研究取得一定进展，已经可以通过质谱技术在真核细胞中检测多个磷酸化位点和蛋白。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "赵玉芬提到，虽然N-磷酸化的发现比O-磷酸化要早许多年,但由于其酸、热敏感性制约了相关研究的发展。碰撞诱导解离(CID)的二级碎裂方式,对蛋白的深度覆盖研究发挥了重要作用。然而由于其能量较高,往往导致翻译后修饰以中性丢失的方式解离,从而影响位点的确定。近年来发展起来的电子转移解离(ETD)是一种相对温和的二级碎裂模式,能够很好的保留后修饰信息,从而实现准确定位。基于此，赵玉芬课题组开发了结合ETD和HCD(高能碰撞解离)优异性的EThcD,大幅提高了多肽的覆盖率。其课题组也利用生物质谱技术,对细胞中N-磷酸化位点和相关蛋白进行了分析，赵玉芬在报告中也对研究进展等进行了详细地阐述。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/f12533ff-691e-42fd-8094-0bd14136e480.jpg" title="Cathrine2.jpg" alt="Cathrine2.jpg"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.5em "波士顿大学医学院 Catherine E. Costello/pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.5em "报告题目《Applications of Advanced Mass Spectrometry Methods to Clinical Analyses》/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "蛋白质是生命的物质基础，人体各种生命现象和生命过程主要通过蛋白质的生理功能体现，而疾病本身是由于蛋白质的质和量的改变并引起蛋白质空间的结构紊乱。生物活性蛋白具有动态范围广，共翻译和翻译后修饰的结构复杂和多样，以及生物样品中存在众多结构异构体等特点，因此测定蛋白质结构和水平变化与疾病发展或与年龄相关的生理变化之间的关系是一个重大的挑战。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "为了最大限度地减少样品处理和进样造成的损失及最大限度区分相似的化合物，Catherine Costello课题组开发了基于离子淌度和质谱分析的方法，除可以兼容在线分离系统外，还可提供详细的蛋白质结构信息。span style="text-indent: 2em "Catherine Costell表示，目前被广泛应用的离子分解方式——碰撞解离法，常因无法产生足够的碎片而难以进行全面的结构解析，其课题组正在探索一种基于电子的解离方法，这种方法可以保留不稳定的蛋白质修饰，同时产生高度信息化的碎片化。此外，Catherine Costello还对其课题组近期研究的实例进行了阐述，包括应用质谱技术完成的与蛋白质错误折叠障碍、传染疾病、癌症治疗以及疫苗开发等相关的临床样本和细胞模型系统的蛋白质组学及糖蛋白质组学的分析研究。/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/f7f12cfc-ab5c-4397-8eb3-86fe7a9ee464.jpg" title="谢建台2.jpg" alt="谢建台2.jpg"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.5em "国立中山大学化学系教授谢建台/pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.5em "报告题目《Rapid characterization of toxins in various biofluids with ambient mass spectrometry for emergency management》/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "谢建台介绍到，生物流体（包括植物生理液体，动物和人体内生理流体）中各种毒素的中毒机制不同，因此在急诊治疗的情况下，及时地识别患者所摄入的毒素成分非常重要。而用于毒素鉴定的常规LC/MS方法的样品前处理流程耗费大量的时间。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "针对此，谢建台课题组开发了原位质谱平台，该系统收集的样本包括唾液、洗胃液、尿液和草药植物或草药煎剂。该研究以台湾地区常见的自投毒病人所使用的农药、五十种滥用药物及九种中草药的有毒成分作为研究对象。为模拟临床的实际情况，实验中分别采用人体胃液、尿液或有机溶剂稀释样品溶液。检测操作为，将金属探针直接浸入样品溶液并立即取出，随后将探针插入热脱附电喷雾电离（TD-ESI）或电喷雾辅助激光解吸电离（ELDI）源中以表征探针上的毒素。因无需进行样品制备处理，TD-ESI / MS或ELDI / MS毒素的采样过程可在60秒内完成，同时对于农药、滥用药物和有毒草药成分的检出限均低于ppm级。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "谢建台在报告中表示，TD-ESI / MS和ELDI / MS方法在及时提供患者的毒理学信息方面非常具有前景，并有助于在急诊中的医疗诊断。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/ce9fe4a6-46e1-49e6-b03c-cd66c6cd4008.jpg" title="David2.jpg" alt="David2.jpg"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.5em "加利福尼亚大学圣地亚哥分校病理学系/美国临床质谱学会主席David A. Herold/pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.5em "报告题目《Artificial Intelligence will enable Mass Spectrometry in the Clinical Labratory》/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "David Herold在报告伊始时表示，临床实验室为诊断、预防、治疗人体疾病或评估人体健康提供了约70%的信息。同时由于质谱技术因其能够精准地测定待测物，而在临床实验室得到广泛应用，比如在女性和儿童中准确测量睾酮含量时因其他类固醇类化合物的交叉反应而无法通过免疫测定法，质谱技术对多组分析物进行多重分析的优势进一步得以凸显。类固醇激素是一类由肾上腺和性腺分泌的微量高效能化学物质。这类激素的代谢紊乱是许多疾病的肇因，因此准确地检测其变化情况在疾病的诊断中具有重要参考价值。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em "David Herold提到，目前质谱技术在高效液相色谱（HPLC）、高分辨质谱(HRMS)、离子迁移技术(ion mobility)以及MALDI电离效率提高等方面已取得重要进展。因此利用质谱技术积累大量的临床数据，同时人工智能技术进行大数据收集与开发，结合二者，可以更好地帮助医学诊断，癌症筛查及药物选择等。span style="text-indent: 2em "David Herold还举例说到，使用尿液中的9种类固醇鉴别良性肾上腺囊肿和肾上腺皮质癌的相关研究时，使用人工智能技术确认了肾上腺皮质癌的存在和复发，该研究的成功为人工智能评估与代谢产物和蛋白质相关疾病提供了动力。/span/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/157d2764-fba9-42b5-a56b-b302d1e63fdc.jpg" title="厂商.jpg" alt="厂商.jpg"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.5em "展商掠影/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/3f98a754-72a1-420e-a7cf-7b341d0adc34.jpg" title="大会合影2.jpg" alt="大会合影2.jpg"//pp style="text-align: center "与会代表合影br//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "16日当天报告结束后，与会专家一行在唐科奇、丁传凡以及余建成的带领下参观走访了宁波大学质谱技术与应用研究院。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/dd42d0c7-5fd0-4a14-aa8c-c5732715d49f.jpg" title="宁波质谱学院2.jpg" alt="宁波质谱学院2.jpg"//pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/4b8b8a3c-b29d-465d-9d9a-72a50d897c09.jpg" title="参观total10.jpg" alt="参观total10.jpg"//pp style="text-align: center text-indent: 2em "参观走访br//pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/41a01c56-60b4-4b36-a27f-ca2b415eba68.jpg" title="质谱学院合影13.jpg" alt="质谱学院合影13.jpg"//pp style="text-indent: 2em text-align: center "专家合影br//p

p style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="text-indent: 2em "有这么一位有个性的科学家，本科毕业她在高中母校当教师，过着稳定又安逸的生活。4年之后的一天，她突然“开窍”，毅然放弃了高薪安稳的工作，重新投入科研的海洋。“港大化学初相见，一遇质谱误终身”，自此找到了一生的“情人”，专攻质谱技术，爱得难舍难分。她早早意识到质谱在生物大分子研究中的潜力，从香港到圣迭戈，从质谱机理到蛋白质组学，她师从蛋白质组学界的泰斗John Yates，从此便在由质谱技术搭建的世界里，游刃有余地进行着科研和方法开发。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="text-indent: 2em "/span/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/53c0ed6d-b03f-4ae2-a402-353dc416522c.jpg" title="IMG_7388.JPG" alt="IMG_7388.JPG" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="text-align: center text-indent: 2em "黄超兰在实验室/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "她就是黄超兰，生性具有强烈的好奇心和求知欲，她喜欢挑战、爱飙车、染艳紫和亮绿的头发、酷爱推理小说；也爱钻研科研，她沉迷质谱技术本身，也擅长利用质谱技术开发新方法解决生物医学研究的难题。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "2013年，放弃国外的优越条件，她以一颗热忱的赤子之心学成归来，投身于国家蛋白质科学中心的建设与发展。如今她更是担任北京大学医学部精准医疗多组学研究中心主任，希望将质谱技术真正应用到临床上，服务精准医疗。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "仪器信息网近日采访了黄超兰教授，与她进行了深入的交谈，探寻她开挂般人生与科研背后的故事。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong因为热爱，可以不断从0到1/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "2013年回国前，黄超兰在美国斯克利普斯研究所（Scripps Research Institute）任长聘资深科学家，在一次回国参加学术论坛的机会中，了解到国家将投资建设蛋白质科学中心。“会上有人咨询我建设中心需要采购的质谱仪器，希望我帮忙审核采购内容，当时我便按照中心想要做的事情，列了一个该买的仪器清单，也许因为我是客观的专家，局外人，我的建议被采纳了。”黄超兰说道，“回到美国后我收到邀请，科学院希望我能回国帮助建设蛋白质中心。我在美国时就从零开始建了Scripps的proteomics center (CPP)，也参与Yeast Resources Center（YRC）多年，非常有建设多学科交叉合作中心的经验，我不否认自己是最合适的人选。”经过一番思考黄超兰做出了选择，她决定带着自己刚出生的孩子一起投身到祖国的科学事业中。黄超兰回忆道：“当时从毛坯房开始，设计布局电路，气路，空调，装修等，由中心非常有经验的”老李老师“执行，我手把手地建立了国家蛋白质科学中心（上海）的质谱系统，就和养育我的孩子一样倾注了不少心血。”2014年入驻，2015年4月就完成了国家发改委的验收。在黄超兰的主持下，质谱系统是当时国内最好的，也是国际领先的技术平台，吸引了众多的国内外学者前来合作。在15-17两年间中心质谱系统发表了26篇高水平的文章，其中两篇是和施一公教授合作的影响重大的剪接体结构的Science文章，大大地提高了我国生命科学基础研究的水平。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "中心进入常规平稳的运行后，黄超兰便马不停蹄地朝着下一个“零关卡”进发。“一直以来我的合作者大都是基础科研的科学家，一次机缘巧合，我接触到一个乙肝疾病相关的课题，也使我坚定了质谱技术应该向临床靠近的想法。strong这两个不同领域之间存在很大的‘鸿沟’，需要有像我这样的‘交叉人’去搭建桥梁/strong，于是，2017年我来到北京，又一次从零开始，建设精准医疗多组学研究中心。”黄超兰笑说自己和Elon Musk的性格很像，都是不达目的不罢休。“即使中途有很多障碍和阻力，能解决的解决，不能解决的就想别的办法，这条路走不通了，我会选择另一条路，哪怕是从零开始自己修一条路，反正无论如何都要朝着最初的目标走。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "说到精准医疗多组学研究中心的发展目标，黄超兰指着墙上的一张“Med Map”对笔者说到：“ 我在摸索一种结合临床和基础科研的新模式或者新路径，希望借助乙肝的研究进一步演示如何能有效地找到真正的生物标志物。”/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/7dd053b8-fcfd-423b-aadf-3a10af1ef458.jpg" title="medmap.jpg" alt="medmap.jpg" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "span style="text-align: center text-indent: 2em "北京大学医学部精准医疗多组学研究中心张贴的“Med Map”/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "黄超兰进一步举例说到，传统的疾病研究，是科学家在实验室用细胞或动物做机制，探究生物学本身的奥秘，虽发表了无数成果，但这对于临床医生治疗病人，还有很远的路要走，所以bench to bed之间有很宽广的距离。strong“因此，精准医学多组学研究中心的任务就是在实践另一套思路，即一开始就直接从研究对像，也就是人的样品入手。所以我们需要有最specific的临床问题，尽可能地构建相应准确纯粹的疾病队列等，我们从人体样品中找到标志物后，再回到动物、细胞上去验证，应该会更加有效和准确。”/strong黄超兰补充到。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "精准医疗多组学研究中心正式成立于2018年， 这期间黄超兰也一直在为实现这一目标而努力，她带领团队与不同领域的学者开展交叉研究，探索着质谱技术的无限潜力。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="color: rgb(0, 112, 192) "strong10年磨一剑 探求科研真相/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "近日，黄超兰团队与中国科学院上海生化与细胞所许琛琦、美国加州大学圣地亚哥分校惠恩夫三方联手在国际学术期刊《细胞》上发表了重磅研究成果。该研究通过黄超兰团队开发的基于质谱的绝对定量蛋白质组新方法，揭示了T细胞受体-共受体（TCR-CD3）复合物络氨酸在不同抗原刺激下的动态磷酸化修饰全貌，发现了一条亚基CD3ε的单磷酸化新功能，增加了人们对CD3亚基功能多样性的理解。该研究成果在血液瘤和实体瘤治疗中展现出良好应用前景，也为CAR-T细胞疗法的发展提供了新的思路和指导。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "说到此次合作的契机，黄超兰娓娓道来，“ T细胞是免疫系统里的‘猎人’，它依靠T细胞受体（TCR）识别肿瘤抗原，杀伤肿瘤细胞。而TCR下面有很多条亚基，不同的抗原进来，人体就会‘招募’不同的蛋白实现不同的抵抗功能，那么招募谁关键就在于这几条亚基的络氨酸的磷酸化状况。当时许老师用讲故事的方式吸引了我，希望知道不同的抗原刺激下的TCR究竟是如何被磷酸化，谁多谁少谁快谁慢，这需要进行绝对定量检测。当时我首先被这个有趣的科研问题吸引了，于是便有了这次合作。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "TCR中有20个磷酸化位点，分为12种不同类型，等于有2sup12/sup种可能，要实现对全部磷酸化位点的同时定量分析，绝非易事。因此，为了直观比较不同TCR刺激下的磷酸化模式，精确绘制出TCR所有酪氨酸磷酸化的动态过程，黄超兰团队开发了一种新颖的绝对定量方法（Targeted-IP-Multiplex-Light-Absolute-Quantitative Mass Spectrometry，TIMLAQ-MS）。“该方法区别于目前报道的蛋白组绝对定量手段，不需要加入同位素重标的合成肽段，而是巧妙地利用串联质量标签（TMT），设计将6个标准样品和4个分析样品混合起来作为内标。标准样品为不同浓度梯度的合成非重标磷酸化/非磷酸化CD3肽和从未经抗原刺激的T细胞中通过IgG抗体免疫沉淀下来的背景蛋白的混合物。用数据依赖采集结合平行反应监测的方式获得抗原刺激下，TCR-CD3免疫沉淀复合物中不同酪氨酸位点的磷酸化/非磷酸化在不同时间点的定量结果。”span style="color: rgb(0, 0, 0) "TIMLAQ成功绕过了以前的定量方法中通常使用的同位素重标记肽，既节约了成本，又有效降低了方法的复杂性和数据采集误差，进一步提高了定量准确性，最终可完全实现在一次测量中对不同时间点全部ITAM磷酸化修饰的绝对定量，描绘TCR-CD3复合物的酪氨酸动态磷酸化修饰全貌。（点击了解发表成果的详细信息：/spana href="https://www.instrument.com.cn/news/20200730/555291.shtml" target="_blank"span style="color: rgb(0, 112, 192) "蛋白质组学Cell重磅新成果：黄超兰团队利用新型绝对定量质谱法揭示CD3ε的多重信号转导功能/span/aspan style="text-indent: 2em "）/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "而这一重磅成果的研究过程也如“过山车”般经历了很多，“这个研究进行了近10年，当时我们开发的方法在经过验证后能够很细致地看到一个新颖的单磷酸化的结果，于是许老师便继续深挖它的生物学功能，一次机缘巧合他意识到该结果和其课题组一个CAR-T的研究似乎有关联性，于是便联合了加州大学圣地亚哥分校惠恩夫老师团队，开始进一步研究单磷酸化在CAR-T中的意义。课题一步步深入，从许老师的一个博士生到第二个直博7年的博士生，从上海到北京再到美国，虽然这个源于偶然的成果偏离了我们最初想了解的问题，但科研就是这样，你永远预测不到未来的成果，所以科学家需要耐得住寂寞，不能浮躁，当新的‘线索’出现时，就牢牢把握住，并想尽办法查出‘真相’。”/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/f76d7af7-a877-4e7c-9187-4363261d2ee4.jpg" title="IMG_7405.JPG" alt="IMG_7405.JPG" width="600" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "span style="text-align: center text-indent: 2em "合影（中为黄超兰教授）/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "后记：/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "谈到合作，黄超兰也表达了她的想法，成功的跨界合作需要志同道合的伙伴，更需要互相信任，大家都心无杂念地朝着一个目标使劲。这次的合作就是我们三方鼎力共同努力的结果，缺一不可。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "采访的最后，笔者询问黄超兰针对质谱方法开发研究的体会，她说到，“我不是那种先弄个方法出来，然后找别人去用的人，而是‘以问题来驱动方法开发’。质谱领域还有很多方法需要被开发，我就像一个接诊‘疑难杂症’的医生，做自己的课题就当在自我诊断；而合作课题，就像是其他科学家来找我‘看病’，我也能依据他的‘病症’来转变自己的思维。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "黄超兰再做了这样一个隐喻：“假如某天有人为了能被展示（等同于能被发表）来找我说要做一辆方形轮子的车，即使会得奖我也不会花时间去造一个新奇形状的轮子。因为我知道，最终大家也许都会意识到，车的基本功能是动，而不是‘被展示’。正如我的创意和方法开发，一定会和解决我认为有价值和意义的问题所挂钩。而这个‘问题’，可以是一个和实际应用相关的，也可以是生物学某个基础的科学问题。”/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "br//span/pp style="text-align: right text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "采访撰稿编辑：万鑫/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "br//span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "点击了解更多：/spana href="https://www.instrument.com.cn/news/20161013/203518.shtml" target="_blank"span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai color: rgb(0, 112, 192) "爱飙车的美女科学家：像玩车一样玩质谱!/span/a/pp style="text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.75em "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "/span/p

——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

大家好，本周为大家分享一篇发表在PNAS上的文章：High sensitivity top–down proteomics captures single muscle cell heterogeneity in large proteoforms [1]，文章的通讯作者是威斯康星大学麦迪逊分校的葛瑛教授。　　单细胞研究表明，即使是具有相同形态和遗传的细胞，其生理功能特性可能也存在较大差异。近年来，基于质谱的单细胞蛋白组学策略逐渐发展成研究细胞异质性的重要技术，但也面临着细胞的蛋白质含量有限和动态范围宽，以及存在proteoforms高度复杂等挑战。得益于肽段易分离、电离和碎裂的特性，目前几乎所有基于质谱的单细胞蛋白组学分析都采用“Bottom-up”的研究思路，但会丢失蛋白质序列变异和翻译后修饰(PTMs)等信息。“Top-down”的蛋白组学通过分析完整蛋白质来避免这些信息的丢失，尽管质谱信噪比会随着分子量的增加而呈指数衰减，其灵敏度也不如“Bottom-up”，但它非常适合用于proteoforms的鉴定，是解析细胞异质性层面的理想方法。因此，作者在此对单个肌细胞进行了高灵敏的Top-down蛋白质组学分析，探究单细胞层面的结构和功能异质性，以期建立细胞类型和proteoforms间的直接关联。　　在本工作中，作者分别以大鼠股外侧肌(VL)、足底肌(PLN)和比目鱼肌(SOL)的单个肌细胞(SMFs)为研究对象，使用优化过的裂解和冻融方法来保证蛋白的高提取率，最大程度减少吸附性蛋白质的损失，最后基于微流多通道纳电喷雾源(MnESI)对完整蛋白进行LC-MS/MS分析。其中，VL和SOL组织分别主要由快缩肌细胞和慢缩肌细胞构成，PLN组织则包含这两类肌细胞，平均最大收缩速度测定结果显示VL和PLN中的SMFs收缩速度存在更大的异质性，如图1B所示。Top-down结果也表明在VL和PLN中主要包含快缩型骨骼肌钙蛋白复合物(fsTnT、fsTnI和fsTnC)、α-原肌球蛋白(α-Tpm)和快缩型骨骼肌球蛋白轻链(MLC-1F、MLC-2F和MLC-3F)，而在SOL中则检测到慢缩型骨骼肌钙蛋白复合物(ssTnT、ssTnI和ssTnC)、β-原肌球蛋白(β-Tpm)和慢缩型骨骼肌球蛋白轻链(MLC-1S、MLC-1V和MLC-2S)，这表明不同类型SMFs独特的功能特征与其proteoform异质性相关(图1C-1D)。值得注意的是，这里能够准确鉴定到分子量30 kDa的proteoforms，比如α-sActin(42 kDa)和MyHC亚型(223 kDa)，说明Top-down方法可以实现对单个肌细胞水平的完整肌节proteoforms的检测。　　图1.(A)大鼠骨骼肌结构示意图 (B)3种肌肉组织(VL、PLN和SOL)中SMFs收缩速度的测量(n = 10) (C)VL、PLN和SOL组织SMFs中的主要肌节proteoforms(n=6) (D)代表性的去卷积质谱图，红色p表示单磷酸化，“△H3PO4”表示pfsTnT3丢失磷酸盐，“-k”表示ssTnT1或pssTnT1赖氨酸残基的丢失。　　肌球蛋白重链(Myosin heavy chain，MyHC)是一种为肌肉收缩和力产生提供能量的分子马达蛋白，具有多种分子量约为223 kDa的蛋白亚型。它们有超过80%的序列同源性，因而很难通过“Bottom-up”的策略去检测和定量。MyHC1、MyHC2、MyHC4和MyHC7是大鼠骨骼肌中主要存在的四种MyHC亚型，其中MyHC7和MyHC4分别是SOL和VL组织中的主要亚型，而PLN组织中主要含有MyHC1、MyHC2和MyHC4，此处检测结果与之相符，如图2所示。与SOL和VL相比，PLN来源的SMFs在最大收缩速度上存在更大差异也印证了一个事实，即多种MyHC亚型在PLN组织中表达，这有助于依据MyHC亚型的表达对SMFs类型进行区分。此外，MyHC亚型在各样本中的质量偏差不超过2 Da，表明该检测方法在单个肌细胞水平上具有高灵敏性。　　图2. MyHC亚型的检测(A-B)VL、PLN和SOL组织中MyHC的电荷肽分布和去卷积谱图 (C-E)VL、PLN和SOL组织中对应的MyHC亚型(n=6)。　　除了蛋白亚型的鉴定，作者也利用Top-down蛋白组学技术实现对蛋白质PTMs的鉴定，例如对fsTnT的检测，如图3所示。快缩型骨骼肌钙蛋白复合物(fsTnT)具有高度序列同源性，它的表达丰度较低，通过传统Bottom-up策略检测是非常具有挑战性的。如图3A所示，在VL和PLN组织中检测到了fsTnT3的几种高丰度proteoforms，包括单磷酸化的fsTnT3(pfsTnT3)、fsTnT3和丢失磷酸盐的pfsTnT3(△H3PO4)。fsTnT3在VL和PLN两组中的表达水平和总磷酸化水平都相似(图3C-图3D)。需要注意的是，进一步放大谱图时可以观察到几种低丰度和肌细胞特异性fsTnT的存在，比如在两组中都检测到的fsTnT4，其总磷酸化在PLN组织中具有更大的表达差异，如图3B所示。此外，Top-down方法也可对两种分子量相差26 Da的Tpm亚型(β-Tpm和β’-Tpm)进行区分。这些结果充分表明Top-down蛋白组学技术适合用于单个肌肉细胞亚型和PTMs的研究。　　图3.磷酸化fsTnT的检测(A)fsTnT3在VL(红色)和PLN(紫色)中的去卷积谱图，红色p表示单磷酸化，“△H3PO4”表示pfsTnT3丢失磷酸盐 (B)A图中29700-30200 Da区域的放大图 (C)fsTnT3和fsTnT4的总磷酸化表达(n=6) (D)fsTnT3的表达(n=3)，p0.05表示两组具有统计学差异，“n.s”表示两组无统计学差异。　　作者也发现一些蛋白亚型在不同类型SMFs中呈现出显著的proteoform异质性。例如，MLC-2亚型，它可以分为MLC-2F(快缩型)和MLC-2S(慢缩型)，两者序列相似，但具有不同的生理功能，可以通过在线LC-MS/MS将其分离(图4D)。其中，MLC-2F和pMLC-2F在VL和PLN中检测到，而MLC-2S和pMLC-2S在SOL中检测到(图4A-4C)，但MLC-2亚型在PLN和SOL组中的总磷酸化水平具有更大的表达差异(图4E)。这些表达差异在对全骨骼肌样品的Top-down组学分析中常被平均化，表明Top-down方法有助于SMFs水平上的肌节proteoforms异质性的研究。　　图4.磷酸化MLC-2亚型的检测(A-C)MLC-2F和MLC-2C在VL、PLN和SOL组中的EIC谱图 (D)MLC-2F在三组中的去卷积谱图 (E)MLC-2F和MLC-2C在三组中的总磷酸化表达(n=6)，p0.05表示两组具有统计学差异，“n.s”表示两组无统计学差异。　　最后，作者以MLC-1亚型序列比对为例，展示了Top-down蛋白组学技术在单细胞proteoform鉴定和表征上的分析能力。SOL组织来源的SMFs有两种MLC-1亚型：MLC-1S和MLC-1V，而PLN和VL来源的SMFs只有MLC-1F这一亚型，LC-MS/MS分析可将这三种具有高度同源性的亚型分离开(图5A-5B)。MLC-1亚型一级谱图具有高质量准确性和清晰的同位素分布，如图5C-5E所示，它们的二级碎裂产生一些特异性的b/y离子，可以很好地表征一些亚型和PTMs(如N末端修饰、乙酰化和二甲基化)。此外，作者也对一些重要的肌节蛋白进行了表征，例如TnT、TnI、Tpm和Z盘蛋白(30 kDa)。尽管它们的二级碎裂率不高(5.8%-25.2%)，但可以产生一些覆盖全长序列的b/y离子，进而实现较大proteoforms的鉴定，表明Top-down蛋白组学方法是表征SMFs蛋白的有利手段。　　图5.MLC-1亚型的表征(A)MLC-1F、MLC-1S和MLC-1V的序列比对，紫色表示亚型间至少共享一个残基，绿色表示亚型间没有共享残基，无颜色表示亚型间序列同源 (B)MLC-1亚型代表性的EIC谱图 (C-E)MLC-1亚型的CAD碎裂，“Ace”表示Nα-乙酰化，“(Me)2”表示Nα-二甲基化。　　总的来说，作者开发了一种Top-down的蛋白质组学策略，其结合了一锅法样品制备和高灵敏的毛细管LC-MS/MS分析，可用于在功能和蛋白质组上具有显著异质性的SMFs的proteoform分离和表征。不同类型SMFs的异质性在肌节proteoforms中得以反映，在其中鉴定到的MyHC亚型(220 kDa)可以用于单细胞水平上的肌细胞分类。更为重要的是，本研究表明Top-down组学方法对于复杂肌节体系PTMs和亚型表征方面的独特优势，强调了其在关联单细胞表型异质性和功能多样性间的应用潜力，希望可以将该方法拓展到其它有高灵敏需求的场景。　　撰稿：陈昌明编辑：李惠琳文章引用：High sensitivity top-down proteomics captures single muscle cell heterogeneity in large proteoforms　　李惠琳课题组网址www.x-mol.com/groups/li_huilin　　参考文献　　Melby, J. A., Brown, K. A., Gregorich, Z. R., et al. High sensitivity top-down proteomics captures single muscle cell heterogeneity in large proteoforms. PNAS., 2023, 120(19), e2222081120. DOI https://doi.org/10.1073/pnas.2222081120

Ebio Reader 3700飞行时间质谱系统Ebio Reader 3700飞行时间质谱系统具有灵敏度高、重复性好和灵活性强的优势，可兼容不锈钢板、基因硅板和蛋白质芯片等多种质谱特制靶板，配合自主开发人工智能软件，目前已经广泛应用于微生物鉴定、病原体核酸检测、蛋白质指纹图谱分析、蛋白质代谢物分析及SNP基因分型等领域。基于以上自主开发飞行时间质谱平台，东西分析继推出“16重PCR双靶标检测8种食源性肠道致病菌的毒力基因和SNP分型”之后，又合作开展阿尔茨海默症血液生物标志物和易感基因筛查和评估疾病的研究，目的是在人类认知功能障碍领域探索一种新的动态监测方法。众所周知，Aβ42和tau蛋白是阿尔茨海默症(AD)的生物标志物，已用于常规临床检测中。但缺点是通常需抽取患者脑脊液样本；如果采用血浆样本，1毫升人血浆中仅存在亚纳克水平的Aβ42和磷酸化tau（p-tau），因此需要进行抗体富集，造成检测时引入误差并增加成本；另外由于tau蛋白质作为6种亚型存在，具有不同的翻译后修饰，造成检测具有难度；此外，Aβ42和p-tau在其他疾病中也会升高。基于AD病因的复杂性，如因衰老、生活方式和遗传因素导致的神经退行性变，将额外的生物标记物结合到多标记物模型中会有助于更准确地诊断AD。依据以上思路，东西分析用自主开发的飞行时间质谱仪和蛋白芯片相结合的技术对健康人群与老年痴呆患者的血清样本进行检测，并借助具有深度自我学习的人工智能算法进行了初步实验研究，发现了一些非常有意义的蛋白标志物，这些标志物较A β标志物可提前若干年发现AD，有望成为AD早期检测的指标，并可动态观察AD患者的病情进展。这一成果令人鼓舞，下一步东西分析与合作单位将加大实验样本量，借助质谱平台在人类认知障碍监测领域进一步探索这种新的检测方法。

质谱流式细胞术及其在精准医学中研究进展张浩1,2,3, 韩国军1,2,31北京大学跨学部生物医学工程系；2北京大学口腔医院；3 北京大学医学部医学技术研究院。质谱流式细胞术（Mass Cytometry）是近年来应用最为广泛的单细胞技术之一种。其将流式细胞技术与质谱分析技术结合在一起，用金属同位素代替荧光标记特异性抗体或探针，并利用质谱来定量同位素标签，可以在单细胞水平完成多种生物标志物的检测分析，包括核酸、蛋白质及其它小分子。其具有高通量、高灵敏度和高稳定性等优点，尤其适合于肿瘤、免疫、血液、药物和遗传学等学科的研究。当前新冠病毒COVID-19对人体免疫系统造成严重侵害，质谱流式技术能够更深入、全面的分析人体免疫系统的各种细胞亚型及其比例的变化，并预测临床病程的变化趋势，对于早期诊断、治疗与病理研究具有重要意义。 （一） 质谱流式细胞术发展历史图 1美国斯坦福大学医学院Garry Nolan 实验室中三台质谱流式仪器： CyTOF 1， CyTOF 2，CyTOF 3 （Helios）和BD公司荧光流式细胞仪LSR II。[1]质谱流式细胞术从最初的分析方法学概念到单细胞仪器装置、最终在基础生物学与临床医学中取得重要的应用，经过近二十年的发展历程。图1为2015年美国斯坦福大学医学院免疫学与微生物学系Garry Nolan教授实验室中三台不同型号CyTOF质谱流式仪与BD公司荧光流式细胞仪同时使用的照片。回顾质谱流式细胞术的发展历史，有三位重要的科学家作出了杰出的贡献。如图2中所示，首先2002年清华大学张新荣教授在学术期刊Analytical Chemistry中第一次提出元素标记策略用于电感耦合等离子体质谱的生物大分子检测的方法学研究[2]；2009年加拿大多伦多大学的Scott Tanner教授在学术期刊Analytical Chemistry中首次发布质谱流式细胞仪（Cytometry for Time of Flight，CyTOF）的研究工作[3]，并成立DVS Sciences公司将传统流式细胞术与电感耦合等离子体质谱相结合，推出了首台商用质谱流式分析仪器。2011年斯坦福大学Garry Nolan教授首次将质谱流式技术成功应用于临床血癌免疫性疾病的单细胞的表型与磷酸化蛋白信号通路研究[4]，开创了质谱流式医学应用的新篇章。2014年，DVS Sciences公司和质谱流式技术被美国Fluidigm公司收购，随后分别于与2015年和2017年陆续推出了Helios质谱流式系统和Hyperion组织成像系统以及700多种相关抗体和预设计标记试剂盒。目前为止，全球已经安装超过200台质谱流式细胞仪，中国拥有30台以上。并且，已经有50多个临床试验使用了质谱流式细胞术，这表明高通量、高灵敏、高稳定的质谱流式时代已经来临。图2 质谱流式细胞术三位主要奠基人：图A左一为清华大学张新荣教授；图A右一为加拿大多伦多大学Scott Tanner教授； 图B第一排右一为美国斯坦福大学Garry Nolan。（二） 质谱流式细胞术原理质谱流式细胞术主要工作原理是通过重金属同位素标记抗体或探针，然后识别细胞表面或内部信号，被标记的细胞以细胞悬液形式进入雾化器，随后样品在等离子体内发生汽化，产生离子云、离子在四级杆内根据质荷比进行筛选，然后在时间飞行器中通过已知强度的电场加速后到达检测器，而其到达检测器的飞行时间与离子质量有关。最后将原子质量谱的数据转换为细胞表面或内部的信号分子数据，并通过专业计算机分析软件对获得的数据进行降维处理分析，从而得到细胞外部表型和内部信号网络的数据结果。图3 质谱流式细胞术金属稳定同位素标记探针。包括标记单克隆抗体分子的稀土同位素；标记细胞编码的贵金属同位素；标记细胞周期的卤素[1]。北京大学韩国军教授首次建立了48种稳定同位素单克隆抗体统一标记策如图3所示，并定量分析了镧系、钇、铟、钯同位素间的CyTOF质谱干扰。系统性的建立了标准方法用于同位素标记抗体定量分析、抗体活性与选择性验证、以及抗体细胞染色浓度优化等，被多个国际质谱流式实验室作为同位素抗体标记标准手册使用。与传统流式技术相比，质谱流式细胞术主要有以下优势：① 前者使用荧光基团偶联抗体或分子，后者主要通过金属同位素进行标记，因为细胞中不含或很少含有这些金属同位素，因此背景信号较低，检测数据可靠性较高；② 传统荧光流式采用激光器和光电倍增管作为检测手段，最多可同时检测通道数不足20个，而质谱流式细胞术使用ICP-MS作为检测手段，不仅提高了检测通道数，可同时检测100个左右参数，而且避免了通道信号之间的串色干扰，无补偿或补偿非常小，使方案设计更加容易。③ 除可以在单细胞水平进行自身多参数分析以外，还可以检测分析一些金属治疗药物的分布及代谢情况，比如顺铂类化疗药物等。但质谱流式细胞术当前也存在一些问题，比如样本采集速度慢，每秒最多约1000个事件；测量不同样本之间需要程序清洁，导致每个样本平均测样时间延长；由于样本被气化，所以无法进行前向散射和侧向散射测量，也不能分选回收细胞进行后续实验等。（三）质谱流式细胞术的应用3.1 细胞表型鉴定与信号通路检测质谱流式细胞术非常适合对复杂的细胞表型进行深层次分析，可以区分在疾病发展过程中发挥不同作用的相似细胞，这对疾病的个体化治疗具有重要意义。Su等人通过对结直肠癌患者血液中的T细胞群进行质谱流式分析，展示了患者个体及不同患者之间 T 细胞亚群的表型多样性[5]。此外，Lelieveldt等用HSNE进行数据分析，在免疫细胞中发现了稀有细胞群[6]。分析细胞因子可以为研究免疫激活状态提供新的视角。Vendrame 等人利用 CyTOF评估细胞因子对自然杀伤 (NK) 细胞的影响，发现白介素 (IL)-12/IL-15/ IL-18刺激可显著增加NK细胞中γ干扰素 (IFN‐γ)的表达[7]。Doyle等对丙型肝炎病毒(HCV)感染患者的肝脏和外周血中的浆细胞样树突状细胞(pDCs)进行了研究，证明肝脏pDC具有多功能性，能够在慢性HCV感染期间产生大量的IFN-γ 和其他免疫调节因子[8]。随着检测细胞因子的报道不断增多，CyTOF将可能成为免疫细胞功能研究中不可或缺的工具。细胞受外界刺激后，细胞内信号网络会做出相应反应。使用靶向磷酸化蛋白的金属螯合抗体，CyTOF能够检测单个细胞内的信号通路。Shinko等人为临床血样提供了磷酸化信号蛋白染色的优化方案[9]。厦门大学周大旺教授团队应用 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[10]。 3.2细胞周期鉴定、RNA和蛋白质的共同检测细胞周期改变是肿瘤进展、生物发育和免疫调节的重要方面。Behbehani 等人开发了一种新的CyTOF方法来描绘细胞周期阶段，分别使用IdU、磷酸化视网膜母细胞瘤抗体、细胞周期蛋白 B1抗体、细胞周期蛋白 A 抗体和磷酸化组蛋白H3抗体来标记S、G0、G1、G2、和 M 期细胞[11]。并利用这种细胞周期鉴定方法，研究展示了介导急性髓性白血病化疗敏感性的细胞周期差异[12]。为了能够在单细胞分辨率下同时检测 RNA 和蛋白质，Frei 等人开发了 RNA 邻近连接技术 (PLAYR)[13]。PLAYR包括杂交、连接、滚环扩增和检测四个阶段。针对目标RNA设计两个相邻区段的探针，与目标RNA结合后再与Backbone和Insert两个探针进行杂交，随后Backbone和Insert探针连接成一个环，做为后续滚环扩增的模板，与带有金属标签的探针杂交后就可以扩增并检测了。PLAYR的优势在于可以同时兼容蛋白检测，在实验过程中，可以先用抗体对胞内外蛋白进行标记，然后在用PLAYR流程对RNA进行原位标记和扩增。我们可以根据表面Marker对细胞进行亚群分析，深入研究每个亚群中信号通路、转录因子的激活及其相关基因的表达。并且利用PLAYR监测脂多糖刺激后PBMCs中8个细胞因子mRNA和18个蛋白表位的变化，揭示了每个细胞的功能能力与其蛋白标记物表达之间的相关性。3.3 质谱流式细胞术成像Geisen 等人使用 CyTOF 对组织样本进行成像以获得蛋白质空间组学[14]。他们提出的IMC （Imaging Mass Cytometry）技术使用分辨率为 1 μm 的激光光斑进行烧蚀、雾化、电离，并通过惰性气流传送到质谱检测器。IMC 被认为是具有里程碑意义的发展，因为它在亚细胞分辨率下将细胞间相互作用和的空间信息联系在一起，并能同时分析多达50种参数。自推出以来，IMC 正迅速被应用于各个研究领域。Damond 等人使用 IMC 对4例非糖尿病患者、4例首发1型糖尿病患者和4例长期1型糖尿病患者的胰岛进行研究，描述了人类1型糖尿病的进展，并发现在发病之前β胰岛素细胞表型已经发生改变[15]。另一类元素标记的单细胞成像技术是利用二次离子质谱SIMS（Secondary Imaging Mass Spectrometry），图4为北京大学韩国军教授利用NanoSIMS 50L质谱对Hela单细胞核中新生成的DNA与RNA的时空分析[16]。图4 基于二次离子质谱的高分辨Hela细胞核成像技术与人工智能机器学习数据分析。3.4 新冠肺炎检测及治疗 Silvin等人对COVID-19 患者外周血进行单细胞CyTOF及RNA测序，发现血浆内钙结合蛋白水平和非典型单核细胞减少可以鉴别严重的COVID-19患者[17]。Schrepping等人对全血和外周血单个核细胞进行RNA测序和单细胞蛋白质组学分析，揭示了SARS-CoV-2感染后免疫系统的反应[18]。而Rendeiro等人利用质谱流式细胞术进行空间成像，研究包括SARS-CoV-2 感染在内的人类急性肺损伤的细胞组成和空间结构。从而使我们能够从结构、免疫学和临床角度提出生物学上可解释的肺病理图谱，为理解COVID-19和一般的肺损伤病理学提供了重要的基础[19]。（四）总结质谱流式细胞术相较传统荧光流式细胞技术具有可以同时检测更多参数不需补偿、方案设计简单、灵敏度高等优点。其多参数检测的特征尤其适合对细胞表型、细胞因子、信号通路等进行深层次分析，适用于肿瘤、免疫系统疾病、传染病、血液病、药物临床试验、预后评估等方面研究。但质谱流式细胞术也存在采样较慢、清洁费时、成本较高等问题，因此还需研究人员根据自己的实验目的及需求进行选择。参考文献：1. Han GJ, Spitzer MH, Bendall SC, et al. Metal‐isotope‐tagged monoclonal antibodies for high‐dimensional mass cytometry[J]. Nat Protoc, 2018 13(10):2121-2148. DOI: 10.1038/s41596-018-0016-7.2. C. Zhang, Z. Y. Zhang, B. B. Yu, J. J. Shi, X. R. Zhang. Application fo the biological conjugate between antibody and colloid Au nanoparticle as analyte to inductively coupled plasma spectrometry. Anal.Chem. 20023. Bandura DR, Baranov VI, Ornatsky OI, et al. Mass cytometry: technique for real time single cell multitarget immunoassay based on inductively coupled plasma time - of - flight masss pectrometry[J]. Anal Chem, 2009 81(16):6813-22. DOI: 10.1021/ac901049w.4. Bendall SC, Simonds EF, Qiu P, et al. Single‐cell mass cytometry of differential immune and drug responses across a human hematopoietic continuum[J]. Science, 2011 332(6030):687-96. DOI: 10.1126/science.1198704.5. Di J, Liu M, Fan Y, et al. Phenotype molding of T cells in colorectal cancer by single‐cell analysis[J]. Int J Cancer. 2020 146(8):2281‐2295. DOI:10.1002/ijc.32856.6. van Unen V, Hollt T, Pezzotti N, et al. Visual analysis of mass cytometry data by hierarchical stochastic neighbour embedding reveals rare cell types[J]. Nat Commun. 2017 8(1):1740. DOI:10.1038/s41467-017-01689-9.7. Vendrame E, Fukuyama J, Strauss‐Albee DM, et al. Mass cytometry analytical approaches reveal cytokine‐induced changes in natural killer cells[J]. Cytometry B Clin Cytom. 2017 92(1):57‐67. DOI:10.1002/cyto.b.21500.8. Doyle EH, Rahman A, Aloman C, et al. Individual liver plasmacytoid dendritic cells are capable of producing IFNalpha and multiple additional cytokines during chronic HCV infection[J]. PLoS Pathog. 2019 15(7):e1007935. DOI:10.1371/journal.ppat.1007935.9. Shinko D, Ashhurst TM, McGuire HM, et al. Staining of phosphorylated signalling markers protocol for mass cytometry[J]. Methods Mol Biol. 2019 1989:139‐146. DOI:10.1007/978-1-4939-9454-0_10.10. Geng J, Yu S, Zhao H, et al. The transcriptional coactivator TAZ regulates reciprocal differentiation of TH17 cells and Treg cells[J]. Nat Immunol, 2017 18(7):800-812. DOI: 10.1038/ni.3748. 11. Behbehani GK, Bendall SC, Clutter MR, et al. Single‐cell mass cytometry adapted to measurements of the cell cycle[J]. Cytometry A. 2012 81(7):552‐566. DOI:10.1002/cyto.a.22075.12. Behbehani GK, Samusik N, Bjornson ZB, et al. Mass cytometric functional profiling of acute myeloid leukemia defines cell‐cycle and immunophenotypic properties that correlate with known responses to therapy[J]. Cancer Discov. 2015 5(9):988‐1003. DOI:10.1158/2159-8290.CD-15-0298.13. Frei AP, Bava FA, Zunder ER, et al. Highly multiplexed simultaneous detection of RNAs and proteins in single cells[J]. Nat Methods. 2016 13(3):269‐275. DOI:10.1038/nmeth.3742. 14. Giesen C, Wang HA, Schapiro D, et al. Highly multiplexed imaging of tumor tissues with subcellular resolution by mass cytometry[J]. Nat Methods. 2014 11(4):417‐422. DOI:10.1038/nmeth.2869.15. 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DOI:10.1038/s41586-021-03475-6. 【作者简介】张浩 博士 2020级北京大学口腔医学技术专业科研型博士，导师韩国军教授。硕士就读于山东大学口腔医院（导师刘少华教授），从事血管瘤临床治疗及泡沫硬化剂的改良研究，发表SCI论文4篇。目前师从韩国军教授，主要从事口腔鳞癌单细胞质谱研究及质谱病理诊断新方法研究。韩国军 研究员北京大学跨学部生物医学工程系研究员、博士生导师，北京大学口腔医院双聘博士生导师。2013年毕业于清华大学化学系（导师张新荣教授），2013至2020年在美国斯坦福大学医学院Mass Cytometry创始人Garry Nolan课题组从事新一代质谱流式相关技术与临床医学应用研究。曾获教育部自然科学一等奖，并在Nature Communications、Nature Protocols、Cell Reports、Angew Chem、Anal Chem、Cytometry等发表论文20余篇。目前主要从事质谱新技术在临床医学中应用研究，与北京大学口腔医院、北京大学第三医院、北京大学第一医院开展单细胞质谱流式临床精准医学研究。点击查看流式细胞仪专场Webinar预告（点击报名）专家约稿招募：若您有生命科学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎邮件投稿或沟通邮箱：liuld@instrument.com.cn微信/电话：13683372576扫码关注【3i生仪社】，解锁生命科学行业资讯！

大家好，本周为大家分享一篇发表在J. Proteome Res上的文章：Defining the Sarcomeric Proteoform Landscape in Ischemic Cardiomyopathy by Top-Down Proteomics[1]，文章的通讯作者是威斯康星大学麦迪逊分校的葛瑛教授。缺血性心肌病(Ischemic cardiomyopathy，ICM)是一种高度异质性的心血管疾病，大多数是由于左心室收缩功能障碍使得流向心脏的血液减少，从而导致氧气剥夺和心肌缺氧。ICM是心力衰竭的主要病因，是造成全球死亡率升高和疾病负担增加的主要因素之一，但其潜在的分子机制还有待深入研究。肌节作为心脏收缩的基本单位，由以肌动蛋白为基础的细肌丝和以肌球蛋白为基础的粗肌丝组成，它们附着在一个Z盘结构上。研究发现肌节蛋白质翻译后修饰(PTMs)和亚型的改变在心脏生理病理进程中扮演着重要角色。基于质谱的Top-down蛋白质组技术是以完整蛋白质为分析对象，可以提供不同表型心脏病蛋白质PTMs和亚型变化等生物信息，但目前还缺乏ICM肌节proteoforms图谱变化的相关报道。因此，作者利用Top-down蛋白质组学技术，在正常和ICM条件下构建了肌节proteoform图谱，并探究其变化对ICM发病机制的影响，从而为人类ICM的研究提供独到的见解。为了揭示ICM的分子变化情况，作者首先利用不同的pH条件，去除心脏功能正常的供体左心室(Left ventricular，LV)心肌组织(donor，n=16)和ICM患者LV心尖组织(ICM，n=16)的胞质蛋白质，对富集到的肌节蛋白质进行LC-MS/MS检测分析(图1)。心尖是在ICM患者进行左心室辅助装置植入手术期间获取的，实验已经证明LV和心尖组织具有相似的肌节proteoform图谱，两者可以进行相互比较。通过去卷积图谱上proteoform的峰强度与同一蛋白质所有proteoforms的总强度之比来进行蛋白质修饰水平的定量，而蛋白质表达的定量则依赖提取离子色谱图(EIC)峰下面积(AUC)的积分来计算。整个实验流程，从样品制备到LC-MS/MS分析，用时不到3h，表明该方法具有快速与高通量的优点。　　图1. 非标记Top-down蛋白质组学的实验流程：对无心脏病史的非衰竭供体(donor，n=16)和ICM患者(ICM，n=16)的LV组织进行肌节蛋白质的提取，然后进行LC-MS/MS分析。Top-down蛋白质组学策略提供了正常供体和ICM心脏组织中的proteoform图谱，如图2所示。作者检测到了许多肌丝蛋白，包括心肌肌钙蛋白I(cardiac troponin I，cTnI)、肌钙蛋白C(troponin C，TnC)、原肌球蛋白(tropomyosin，Tpm)亚型、α-肌动蛋白(α-肌动蛋白)亚型、心室型肌球蛋白轻链2(MLC-2v)、心室型肌球蛋白轻链1(MLC-1v)和心房型肌球蛋白轻链1(MLC-1a)，同时也检测到了多种Z盘蛋白，包括ENH2、肌肉LIM蛋白(muscle LIM protein，MLP)、富含半胱氨酸蛋白2(cysteine rich protein 2，CRIP2)、cypher-5、cypher-6、elfin、calsarcin-1(Ca1-1)和四个半LIM结构域蛋白2(four and a half LIM domains 2，FHL2)(图2)。随后，作者采用碰撞活化解离(CAD)模式对所有检测到的肌节蛋白质进行MS/MS分析，以进一步表征蛋白质。比如，实验结果显示MLC-2v上的磷酸化位点位于Ser19，并且实现了21%的序列覆盖率，这些数据表明Top-down的MS/MS分析可以对完整肌丝蛋白质进行测序，以用于蛋白质的鉴定和表征。　　图2. 正常供体和ICM患者心脏组织中的proteoform图谱。(a)代表性的基峰色谱图(BPC)表明肌节蛋白和Z盘蛋白呈高分辨分离(MLP、CRIP2、cTnT、ENH2、cypher-6、elfin、cypher-5、FHL2、calsarcin-1、cTnI、Tpm、MLC-1V、MLC-1a、MLC-2v、α-actin和TnC) (b)去卷积质谱图显示肌节蛋白和Z盘蛋白的多样性，红色p和pp分别表示单磷酸化和双磷酸化形式的proteoform。　　紧接着，作者对3个正常供体组织样本进行了LC-MS/MS检测，结果表明它们的BPC和总离子色谱图(TIC)，以及质谱信号强度的重现性非常好，证明了该分析方法稳健的重现性。为了比较两组样本间的蛋白质表达水平，作者对来自同一正常供体的组织样本，分别提取50、400、500、600、750、1000和1200 ng的总蛋白质进行LC-MS/MS检测以评估仪器响应线性，结果如图3a所示，它们表现出高度相似的proteoform图谱。图3b展示了代表性肌节蛋白(ENH2、cTnI、α-Tpm、MLC-1v、MLC-2v和TnC)的EIC，通过测定每个EIC的AUC丰度总和，建立了250~1200 ng的相互线性范围。如图3c所示，不同总蛋白量相关性结果的R2均大于0.99，表明该检测方法具有优异的重现性、灵敏度和线性，所以有信心将其用于样本间的蛋白质定量。　　图3. 关键肌节蛋白相互线性范围响应的测定。(a)50、400、500、600、750、1000和1200 ng总蛋白质的BPC，proteoform图谱高度相似 (b)ENH2、cTnI、α-Tpm、MLC-1v、MLC-2v和TnC的EIC(结合同一蛋白质所有proteoforms前3~5个最丰富电荷状态的离子) (c)每个肌节蛋白的AUC与250~1200 ng总蛋白(每个点重复3次)显示出相互线性相关(R20.99)。与正常供体样本相比，作者在ICM组中检测到了cTnI和ENH2的PTM和表达水平的显著变化。在供体和ICM组中，作者检测到了三种主要的cTnI proteoforms，包括未磷酸化的cTnI、单磷酸化的cTnI(pcTnI)和双磷酸化的cTnI(ppcTnI)同样也在两组中检测到了未磷酸化的ENH2和单磷酸化的ENH2(pENH2)(图4a)。与供体组相比，实验观察到ICM组LV组织中cTnI和ENH2表达水平的显著降低(图4b)，同时发现它们的总磷酸化水平在ICM组中也显著降低(图4c)，其中cTnI和ENH2的总磷酸化水平分别降低了35%和34%。此外，为了确定ICM组织中cTnI和ENH2磷酸化水平的降低是否相互依赖，作者对两者磷酸化水平进行了线性拟合，发现cTnI和ENH2磷酸化水平表现出很强的线性相关(r=0.8926，p0.00001)(图4d)。这些发现也与作者先前对肥厚型心肌病(Hypertrophic cardiomyopathy，HCM)患者心脏的研究结果相一致(Ying Ge, et al. Proc Natl Acad Sci USA. 2020 117(40):24691-24700)，表明可能是由异常的PKA信号通路介导了cTnI和ENH2磷酸化水平的协同降低。　　图4. ICM组中cTnI和ENH2磷酸化水平协同降低。(a)正常供体(蓝色)和ICM(红色)中代表性去卷积质谱图和EIC，红色p和pp分别表示单磷酸化和双磷酸化 (b)cTnI和ENH2表达水平的定量，两组在p0.05时被认为有统计学差异 (c)用mol pi/mol protein计算cTnI和ENH2总磷酸化，水平线代表组内中间值，两组在p0.001时被认为有统计学差异 (d)cTnI和ENH2磷酸化水平间的线性相关性(r=0.8926，p0.00001：线性相关性很强)。　　Tpm是一种细丝相关蛋白，共有几种可以与cTnT和α-actin相互作用以调控肌肉收缩的蛋白质亚型。作者在先前的研究中证实了人类心脏中存在α-Tpm、β-Tpm、和κ-Tpm，其中α-Tpm是表达最为丰富的亚型(Ying Ge, et al. J Muscle Res Cell Motil. 2013 34(3-4):199-210)。在本项研究中，未磷酸化的α-Tpm、单磷酸化的α-Tpm(pα-Tpm)和单磷酸化的κ-Tpm(pκ-Tpm)是主要检测到的TPM亚型(图5a)，而未磷酸化的κ-Tpm、γ-Tpm和skβ-Tpm丰度较低。与正常供体组相比，skβ-Tpm在ICM组中的表达显著降低，而α-Tpm和κ-Tpm在两组比较中无显著变化(图5c)。γ-Tpm的丰度太低，致使很难对其进行准确定量。尽管Tpm亚型的比例变化对心脏功能的影响还不得而知，但skβ-Tpm在ICM组中表达水平的显著降低同样也在先前HCM患者心脏中观察到(Ying Ge, et al. Proc Natl Acad Sci USA. 2020 117(40):24691-24700)，因此有理由推断skβ-Tpm表达水平的变化可能会改变心脏功能，并使得ICM患者心脏收缩功能受损。除此之外，在正常供体组和ICM组中也都检测到了α-actin的两种亚型：骨骼肌α激动蛋白(Skeletal α-actin，α-SKA)和心脏α肌动蛋白(Cardiac α-actin，α-CAA)，如图5b所示。它们在心肌中共表达，在肌节结构和完整性中具有重要作用。与正常供体组相比，实验观察到α-SKA在ICM组中的表达显著增加(图5d)。结合作者先前观察到α-SKA在非衰竭供体心脏中的表达显著增加(Ying Ge, et al. Anal Chem. 2015 87(16):8399-8406)，实验结果说明衰竭心脏中表达上调的α-SKA可以作为一种有前景的心脏病生物标志物。　　图5. Tpm和α-actin不同亚型的表达。(a)Tpm在正常供体(蓝色)和ICM(红色)中的代表性去卷积质谱图，共鉴定到α-Tpm、β-Tpm、κ-Tpm和γ-Tpm四种亚型，红色p表示单磷酸化和双磷酸化 (b)α-CAA和α-SKA在正常供体(蓝色)和ICM(红色)中的代表性去卷积质谱图 (c~d)依据AUC进行Tpm和α-actin亚型的定量，两组在p0.005时被认为有统计学差异。　　作者也对Z盘蛋白质进行了鉴定和定量，例如MLP和Cal-1。图6a和图6c分别对应两种蛋白质的去卷积质谱图，其中MLP为未磷酸化和单磷酸化形式(pMLP)，Cal-1则表现出多种磷酸化proteoforms，包括单磷酸化(pCal-1)、双磷酸化(ppCal-1)和三磷酸化(pppCal-1)。与正常供体组相比，实验观察到MLP和Cal-1的总磷酸化水平在ICM组中的表达显著增加，分别增加了27%和4%(图6b和图6d)。MLP和Cal-1都与心肌病的发病相关，但目前尚未清楚PTMs如何影响其中的分子机制。本项研究首次揭示了ICM患者中MLP和Cal-1的磷酸化水平增加，但两者的总磷酸化水平呈负线性相关，说明它们不太可能被相同的激酶磷酸化或是在Z盘上有着密切的相互作用。　　图6. MLP和Cal-1在ICM组中的磷酸化水平增加。(b)MLP在正常供体(蓝色)和ICM(红色)中的代表性去卷积质谱图，红色p分别表示单磷酸化的MLP (b)MLP总磷酸化的计算，两组在p0.01时被认为有统计学差异 (c)Cal-1在正常供体(蓝色)和ICM(红色)中的代表性去卷积质谱图，红色p、pp和ppp分别表示单磷酸化、双磷酸化和三磷酸化的Cal-1 (d)Cal-1总磷酸化的计算，两组在p0.05时被认为有统计学差异。基于质谱的Top-down蛋白质组学技术，本研究对供体和ICM心脏组织中的proteoform图谱进行了详细分析，观察到多个蛋白质在表达和修饰水平上发生了显著改变，总的结果在proteoform层面揭示了与晚期缺血性心力衰竭相关的分子变化。值得注意的是，作者发现cTnI和ENH2磷酸化水平在ICM组中协同降低，表明缺血性心力衰竭时PKA信号通路出现异常。此外，在ICM组中也观察到了MLP和Cal-1这两种Z盘蛋白磷酸化水平的显著增加，并且也检测到了ICM组中Tpm和α-actin不同蛋白亚型的表达变化。总的来说，本研究强调了在proteoform水平研究ICM的必要性，有助于揭示ICM的发病进程和开发可行的治疗方案。　　撰稿：陈昌明　　编辑：李惠琳　　原文：Defining the Sarcomeric Proteoform Landscape in Ischemic Cardiomyopathy by Top-Down Proteomics李惠琳课题组网址www.x-mol.com/groups/li_huilin　　参考文献　　1. Chapman EA, Aballo TJ, Melby JA, et al. Defining the Sarcomeric Proteoform Landscape in Ischemic Cardiomyopathy by Top-Down Proteomics. Journal of Proteome Research. 2023, 22 (3): 931-941.

“蛋白质组数据处理暨第三届全国生物质谱学术交流会”在云南丽江召开　　为了积极促进我国蛋白质组学技术发展和应用、数据挖掘和生物质谱的经验交流，由中国生物化学与分子生物学会蛋白质组学专业委员会、中国质谱学会生物质谱专业委员会和中国化学会分析化学委员会主办，北京蛋白质组研究中心、复旦大学和蛋白质组学国家重点实验室共同承办的“蛋白质组数据处理暨全国生物质谱学术交流会”于2010年5月15日在云南省丽江市召开。200余名从事蛋白质组学研究的专家、学者参加了此次会议，仪器信息网作为支持媒体也应邀参加。大会现场　　本次会议为期两天，主要讨论了蛋白质组学技术和应用、数据挖掘和生物质谱等方面的现状及其进展。其中，第一天的专家报告集中讨论了糖蛋白组的最新分析技术与研究进展，而第二天的报告则以讨论蛋白质数据处理技术为主，包括蛋白质组生物数据库及分析平台的构建、数据统计分析方法的研究等方面。钱小红研究员主持会议　　大会主席由北京蛋白质组学研究中心钱小红研究员和复旦大学杨芃原教授共同担当。并且，会议开幕式由钱小红研究员主持，杨芃原教授在开幕式上致辞。中科院大连化学物理研究所张玉奎院士、军事医学科学院二所科技处王东根处长、美国加州大学心血管研究中心Ping Peipei教授出席了开幕式。杨芃原教授在开幕式上致辞　　杨芃原教授在开幕式上的致辞中表示，近年来，随着质谱的灵敏度、精确度、分辨率的不断提高，以及高通量技术的不断发展，质谱在蛋白质组学研究中扮演着越来越重要的角色。自2002年在军事医学科学院举办了第二届生物质谱研讨会后，时隔8年，今天再次举办第三届生物质谱会议，希望此次学术交流会取得圆满成功。并且，蛋白质组学专业委员会理事会议通过决定，将中国蛋白质组学大会由每年一届改为每两年一届，从而增强质谱界同仁的学术交流，促进我国质谱技术的进一步发展。王东根处长出席开幕式Ping Peipei教授出席开幕式参加开幕式的与会人员合影　　开幕式后，中科院大连化学物理研究所张玉奎院士作了题为《蛋白质组研究分离和鉴定技术进展》的大会特邀报告 来自日本Research Center for Medical Glycoscience, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology的Hisashi Narimatsu教授作了题为“Development of glyco-biomarkers for liver fibrosis, and liver cancers and others using newly developed technologies for Glycomics”的大会特邀报告。张玉奎院士作大会特邀报告　　张院士在报告中表示，近年来，针对蛋白质组的高效、高分辨、高通量分离和高灵敏度、高可靠性鉴定，发展了多种蛋白质组分离鉴定新技术新方法。　　在高丰度蛋白质去除方面，发展了基于多维阵列液相色谱的通用型高丰度蛋白质去除技术 一次运行可去除58种高丰度蛋白质，并将样品中蛋白质的鉴定数目提高2倍以上。此外，还发展了基于蛋白质印迹材料的高丰度蛋白质选择性去除技术。在低丰度蛋白质富集方面，研制了多种固载金属亲和色谱材料，包括无机有机杂化整体材料、聚合物颗粒和介孔材料，以及金属氧化物气溶胶和复合金属氧化物微球，实现了磷酸化肽的高选择性富集。此外，还研制了亲水材料和硼酸功能化材料，实现了糖肽的高选择性富集。　　在多维多模式液相分离方面，研制了多种固定化酶反应器，实现了蛋白质组的在线快速酶解。研制了多种色谱柱和毛细管等电聚焦柱，提高了蛋白质和多肽分离的柱效和分辨率。建立了多维液相色谱、多维毛细管电泳和多维芯片毛细管电泳分离方法 通过与样品预处理或在线酶解的集成，不仅提高了系统的分析通量，而且提高了蛋白质鉴定的可靠性。　　在质谱高灵敏度鉴定方面，合成了新型磁性微纳米材料，提高了基体辅助激光解吸离子化质谱对蛋白质鉴定灵敏度。发展了针对磷酸化肽的衍生技术，可不经过富集，直接实现磷酸化肽的高灵敏度鉴定。此外，还建立了多种质谱数据处理新方法。Hisashi Narimatsu教授作大会特邀报告　　Hisashi Narimatsu教授在报告则提到，近10年来，糖蛋白组学的技术在不断发展，目前，其科研组已经发现了184个人类糖基因。在蛋白质组学研究中，应关注糖蛋白研究，因为除白蛋白外的蛋白质，最终会糖化。其在报告中介绍了糖蛋白组学研究应用的三种技术：(1)实时定量PCR技术(2)微矩阵分析技术(3)用IGOT方法确定载体蛋白。　　围绕会议主题，中国科学院北京基因组研究所的刘斯奇研究员、复旦大学的张祥民教授、军事医学科学院放射与辐射医学研究所张养军副研究员等30多位业内资深专家进行了深入的交流、探讨。　　除大会报告外，会议同期举办了AB SCIEX新技术推广会和小型的厂商仪器展览会，安捷伦科技、沃特世、AB SCIEX、赛默飞世尔科技、布鲁克道尔顿、戴安中国、源资信息科技(上海)有限公司等厂商参展。AB SCIEX新技术推广会现场小型展会展示现场　　大会开幕式晚宴由安捷伦科技赞助，安捷伦科技有限公司生命科学事业部经理赵影女士在晚宴上宣布， 5月15日对安捷伦而言，是具有里程碑意义的一天，因为安捷伦于今天(5月15日)正式完成了对瓦里安公司的收购，此条消息已在其英文的官方网站上正式对外公布。安捷伦招待晚宴现场赵影女士在晚宴上讲话　　晚宴后，为了大家解除一天的劳顿，安捷伦科技诚邀全体参会人员参加“安捷伦之夜”，共同前往丽江国际民族文化交流中心剧场，欣赏精彩的民族舞蹈诗画《丽水金沙》。“安捷伦之夜”现场民族舞蹈诗画《丽水金沙》表演现场　　关于大会报告具体内容及会议详细情况，敬请关注仪器信息网后续报道……

仪器信息网讯2020年12月7日，仪器信息网联合美国华人质谱学会（CASMS），同时在中国物理学会质谱分会（中国质谱学会）的大力支持下，举办的第十一届质谱网络会议（iCMS2020）拉开序幕，会议为期4.5天，共设9个报告主题，涉及质谱在食品安全、药物分析、生态环境、生物医药、生命健康等领域的最新研究及应用进展。会议首日邀请美国普渡大学R.GrahamCooks教授、中国科学院化学研究所陈义研究员、北京大学医学部精准医疗多组学研究中心黄超兰教授、以及东北大学王建华教授、清华大学瑕瑜教授、中国科学院上海有机化学所郭寅龙研究员、岛津欧洲研究所丁力研究员、宁波大学唐科奇教授等专家，带来了新型质谱离子化技术、数字离子阱技术、小型化串级质谱技术、以及等离子体质谱技术等的最新进展的精彩报告，专家学者们从不同视角为广大质谱工作者绘出了质谱技术的前沿应用及技术发展趋势。质谱新技术新方法在线报告掠影：普渡大学R.GrahamCooks教授报告题目：MassSpectrometersforHigh-ThroughputAutomatedAnalysisBioassaysandSynthesisCooks教授是国际著名分析化学家，也是国内外知名的质谱大师，对串联质谱、原位电离、质谱小型化等技术的发展做出了卓越贡献。他于1985年获得了质谱学领域的最高荣誉Thomson奖，并于2002年获得了诺贝尔化学奖提名。此外，Cooks教授也荣获2019年度荣获中华人民共和国国际科学技术合作奖。Cooks教授不仅仅发表了大量的科研论文，拥有多项质谱技术专利 而且Cooks教授的“市场”意识也非常强，科研课题的选择首先考虑的是能否解决实际问题，他发明和改进了二十多种质谱仪，包括对串联质谱(MSn)的发展起到了关键作用。另外，Cooks教授还积极与企业合作，例如，与菲尼根(Finnigan,现ThermoFisher)合作研制了世界上第一台商业离子阱质谱仪。目前，Cooks教授所在的课题组正在进行环境离子化和小型便携式质谱仪的研发和原型化。报告介绍了普渡大学研制的高通量DESI质谱分析系统与关键功能，以及相关应用的研究进展。中国科学院化学研究所陈义研究员报告题目：液相中分子质量测定——这算质谱吗？毛细管电泳与质谱联用技术分离化合物是基于它们的分子量和电荷，能够定量和定性一些诸如小分子、代谢物、肽类和蛋白质等化合物。报告介绍了该技术的原理及其相关的应用研究进展。北京大学医学部精准医疗多组学研究中心黄超兰教授报告题目：DiscoveryofMultipleSignalingRolesofCD3ebyTargeted-IP-Multiplex-Light-Absolute-QuantitativeMassSpectrometry(TIMLAQ-MS)2020年7月，黄超兰课题组及合作者的最新成果，利用新型绝对定量质谱法解析T细胞受体(TCR)磷酸化修饰动态全过程，揭示了CD3ε的新型信号转导及其在CAR-T细胞治疗中的应用。该研究通过开发基于质谱的绝对定量蛋白质组新方法（Targeted-IP-Multiplex-Light-Absolute-QuantitativeMassSpectrometry，TIMLAQ-MS）。该方法区别于目前报道的蛋白组绝对定量手段，不需要加入同位素重标的合成肽段，而是巧妙地利用串联质量标签（TMT），设计将6个标准样品和4个分析样品混合起来作为内标。研究揭示了T细胞受体-共受体(TCR-CD3)复合物酪氨酸在不同抗原刺激下的动态磷酸化修饰全貌，解析了不同CD3链ITAM结构域磷酸化特征的奥秘，从中发现了其中一条亚基CD3ε的单磷酸化新功能。东北大学王建华教授报告题目：等离子体质谱在生命科学分析中的应用细胞内金属荧光成像难以提供金属/纳米粒子的定量信息，基于此，王建华课题组将ICP-MS的定量信息与荧光成像后所获得的荧光信息相关联，建立了通过荧光成像实现细胞内金属锌测定的灵敏方法，可以实时观察细胞培养过程中锌含量的变化情况。利用惯性流辅助单细胞操控，实现高通量ICP-MS单细胞进样。借助流体的惯性效应，可操控粒子的运动路径，从而实现单细胞/颗粒排列。其团队通过平面和三维螺旋通道-惯性流辅助，实现高通量单细胞进样，结合ICP-MS分析单细胞对金属纳米粒子的摄取及分布。清华大学瑕瑜教授报告题目：精细结构脂质组分析瑕瑜团队发展了一系列基于自由基化学的生物质谱方法，推动了质谱对生物大分子化学结构的深度解析能力。本次报告中重点介绍了中性脂质分析的相关研究进展。中国科学院上海有机化学研究所郭寅龙研究员报告题目：质谱离子化技术的研究与应用郭寅龙课题组以弥补经典离子源缺陷的目的为出发点，近年来开发了一系列新型离子化技术：溶剂辅助电喷雾离子化、常压火焰离子化、常压碳纤维离子化、常压电弧离子化等。同时其团队还发现常压电弧有作为一种源内裂解用于结构鉴定的特殊性质。报告还介绍了这些技术在有机反应中间体检测、食品快速分析以及单细胞分析上的应用进展。岛津欧洲研究所高级研发科学家丁力报告题目：数字离子阱的技术发展和小型化串级质谱仪数字离子阱是采用高速开关产生矩形波电压来驱动四极离子阱进行质量分析的新技术。从1970年代脉冲四极场中的离子运动的研究，到今天的MALDImini1小型数字离子阱质谱仪商业化，这项技术发展走过了半个世纪。1999年丁力团队对数字波驱动的概念进行了实质性的理论完善，推导了久期频率和a，q参数的函数关系，为基于共振激发的许多现代离子阱操作模式的数字化操作奠定了基础，从理论和实验上确立了数字离子阱质谱的基本技术构架。数字离子阱具有许多传统离子阱不能实现的质谱分析功能。它能拓宽质量分析的范围，提高多级质谱的分析速度，提供更多的解离方法，方便与其他分析器联用并能减小仪器的体积和重量。这一技术在全球多家实验室得到发展和应用，目前已有两款商用仪器上市，分别针对环境VOC检测和生物大分子分析。报告也介绍了岛津MALDI-Mini的几项应用。宁波大学质谱技术与应用研究院唐科奇教授报告题目：Ionutilizationefficiency:aneffectivewaytocomparetheperformanceofdifferentESI-MSinterfaces电喷雾电离质谱(ESI-ms)可达到的灵敏度很大程度上取决于ESI源的电离效率和通过ESI-ms接口的离子传输效率。这些性能特征很难跨多个ESI-MS接口设计进行评估和比较。基于此，唐科奇课题组提出用离子利用效率作为比较不同的ESI-MS接口设计性能的有效方法。报告介绍了其团队系统地比较不同ESI-MS接口配置的离子传输和电离效率的相关研究进展。精彩继续，附第十一届质谱网络会议日程：（点击报名）12月8日上午质谱在环境分析的应用新进展09:00-09:30MassSpectrometryImagingAnalysisinResearchofEnvironmentalToxicology香港浸会大学蔡宗苇教授09:30-10:00水中抗生素LC/MS/MS分析解决方案安捷伦科技（中国）有限公司中国解决方案开发中心资深应用工程师王智聪10:00-10:30环境中持久性有机污染物的质谱分析国家环境分析测试中心持久性有机污染物研究室董亮研究员10:30-11:00从现场到实验室，珀金埃尔默质谱产品在环境中的典型应用与解决方案珀金埃尔默仪器（上海）有限公司中国区色谱产品经理韩志强11:00-11:30复杂介质中纳米材料的质谱定量与表征中科院生态环境研究中心刘倩研究员12月8日下午质谱在食品分析的应用新进展13:30-14:00质谱技术与食品安全中国检验检疫科学研究院张峰副院长/研究员14:00-14:30安捷伦液质联用技术平台为食品安全分析提供新引擎安捷伦科技（中国）有限公司液质应用工程师王莎14:30-15:00质谱成像技术在农产品质量安全中的应用中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所金芬主任/研究员15:00-15:30新一代全流程分析技术分析食品中的VOCs-助力食品质量控制和产品研发思聚仪器仪表（上海）有限公司产品技术专家蒋家奎15:30-16:00我国动物性食品中兽药残留标准概况及质谱在兽药残留检测中的应用中国兽医药品监察所孙雷研究员16:00-16:30PerkinElmer的质谱技术在乳制品行业中的应用珀金埃尔默仪器（上海）有限公司中国区食品行业经理姚亮16:30-17:00气-质联用/嗅闻技术及其在食品香气分析中的应用北京工商大学食品与健康学院宋焕禄教授12月9日上午质谱在药物分析的应用新进展（I）09:00-09:30AdvancingMassSpectrometryforStructuralBiology中山大学李惠琳教授09:30-10:00SCIEX针对药物质量控制热点方案解析SCIEX应用支持专家谢亚平10:00-10:30TRAP化学蛋白质组学技术解码肿瘤细胞糖酵解靶标组中国药科大学叶慧副研究员10:30-11:00Peak气体实验室用气解决方案毕克气体仪器贸易（上海）有限公司产品专员冯清清11:00-11:30中药材中三嗪类除草剂快速检测关键技术研究中国医学科学院药用植物研究所分析中心杨美华副主任/研究员12月9日下午质谱在药物分析的应用新进展（II）13:30-14:00中药多成分药代动力学探索研究中国医学科学院药物研究所张金兰研究员14:00-14:30药物分析中高灵敏ICPMS的独到之处德国耶拿分析仪器股份公司ICP-MS高级应用专家高尔乐14:30-15:00基于磁固相萃取的无机质谱技术在复杂基质中残留重金属的分析沈阳药科大学赵龙山副教授15:00-15:30ApplicationofMS-basedMetabolomicsandLipidomicsinTCM南京中医药大学单进军教授15:30-16:00肽、肝素及单抗类药物质谱表征技术与标准物质研究中国计量科学研究院化学所李红梅所长12月10日上午北美华人质谱学会专场09:00-09:30质谱技术在药物体内分析中的应用进展杨森制药公司（美国強生）药物代谢动力部门资深主任科学家蹇文婴09:30-10:00Ultrahigh-throughputAnalysisinDrugDiscoverybyAcousticEjectionMassSpectrometry(AEMS)百时美施贵宝公司研究与开发平台负责人寿臻宇10:00-10:30Clinicalproteomicsfordiscoveringdiabetesbiomarkers北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校副教授QibinZhang10:30-11:00Massspectrometry-basedproteomicdiscoveryofoxygen-sensingposttranslationalmodificationpathways明尼苏达大学副教授YueChen11:00-11:30DevelopmentandApplicationsofAdvancedTargetedMassSpectrometryinMetabolomics亚利桑那州立大学助理教授HaiweiGu11:30-12:00DevelopingCross-linkingMassSpectrometryforInteractomicsandStructuralBiology加利福尼亚大学尔湾分校教授LanHuang12月10日下午质谱在生命科学及医学领域的应用新进展（I）13:30-14:00人类代谢表型组与精准医学都靠谱复旦大学人类表型组研究院教授唐惠儒14:00-14:30质谱仪用前级真空泵的新选择普兰德（上海）贸易有限公司产品经理张婉思14:30-15:00Applicationoftwo-dimensionalgelelectrophoresisincombinationwithmassspectrometryinthestudyofhumanhormoneproteoforms山东第一医科大学教授詹显全15:00-15:30岛津现代化理化分析平台助力疫苗质量评价岛津企业管理（中国）有限公司龙珍博士15:30-16:00创新药临床研究中的生物分析北京协和医院临床药理中心创新药物临床药代药效北京市重点实验室副主任王洪允16:00-16:30高分辨质谱在大分子临床检测中的应用赛默飞世尔科技（中国）有限公司应用工程师唐家澍16:30-17:00生物质谱与蛋白质组学驱动的精准医学军事医学科学院研究员钱小红12月11日上午质谱在生命科学及医学领域的应用新进展（II）09:00-09:30NovelStrategiesinTop-downProteomicsforPrecisionMedicine威斯康星大学教授葛瑛09:30-10:00质谱分析试剂的优化和选择赛默飞世尔科技化学品应用专家钟荣清10:00-10:30化学驱动的功能蛋白质组学北京大学教授王初10:30-11:00如何选择质谱用水默克生命科学纯水解决方案市场部高级区域市场专员刘亚静11:00-11:30单细胞深度脂质组学分析清华大学副教授马潇潇11:30-12:00质谱技术在治疗药物监测中的应用进展中日友好医院主管药师王晓雪报名链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCMS2020/

癌症有没有可能在早期就被诊断?体检可不可以只抽一微升血… … 近年来，精准医学概念的兴起，也将其背后分析化学和生命科学交叉的这片“隐秘地带”逐渐引入公众视野。　　分析化学的迅速发展为生命科学提供了更多想象空间，很多待解的难题，因为分析化学的介入找到新的解决路径。比如，通过利用色谱技术纯化中药，将有毒物质马兜铃酸进行分离。　　那么，分析化学是如何推动生命科学发展的，国内分析化学的发展有何新的趋势?具体而言，它在精准医学方面有哪些应用?如何解决国产仪器产业化发展难题，推动我国从分析化学大国走向分析化学强国?　　著名色谱分析化学家、中国科学院院士张玉奎，谈及分析化学发展的最新趋势及仪器产业化方面的思考。　　分析化学的转向　　“一般讲上个世纪是化学的世纪，而这个世纪是生命科学的世纪，大家研究的重点是研究人、研究生命科学。化学也转向了以生命科学为研究重点，我们现在已经把蛋白质组学的定性定量，转向精准医学和重大疾病的发展。”　　张玉奎院士说，分析化学已经无孔不入，任何一个新兴的科学都少不了分析化学，也服务于生命科学，为它提供研究方法和手段。　　比如，人的蛋白组学的磷酸化。这个磷酸化有两种，一种是氧磷酸化，一种是氮磷酸化，氧磷酸化比较稳定。这块可以用来研究磷酸化和各种癌症的直接关系，也就是在磷酸化和去磷酸化的过程中，癌症形成了病及康复的过程。　　但是，关于氮磷酸化的研究却非常少，因为它不稳定，遇到酸就分解，样品非常难处理。“所以生物学界就给我们提出这个问题，我们就合成了一个分子，它有两个新的中心，专门抓氮磷酸化，用这个办法就可以把磷酸化保存下来，抓住鉴定，研究它的生物功能。”　　张玉奎院士谈及，生物学上对这个磷酸化研究早了20多年，但依然对它了解较少。而分析化学上介入之后，很快就解决了这个“卡脖子”的难题。　　这就是分析化学服务生命科学的一个典型例子。　　实际上分析化学可以为生命科学做很多事情，张玉奎院士团队的很多工作也都是为生命科学的研究来发展方法和技术。当然，生命科学的发展也对分析化学提出了更高的要求，张玉奎院士认为，分析化学发展的新趋势可以用“三高”来概括。其一，高灵敏度，需要检测到很多非常微小的变化，这也是需要永远追求的目标 其二，高选择性，要排除其他单位的干扰 其三，高通量，测算速度要快，满足大批量检测需求。这是分析化学或者测量学发展的新趋势。　　除此之外，质谱、色谱的联用也是一个重要的发展方向。“我们现在有个色谱公司，现在已经在苏州搞了一个分公司，推动色谱和质谱联用。这其中涉及几万种蛋白，色谱是把它分离开，然后质谱一个一个告诉你都是什么东西。”张玉奎院士表示。　　驱动精准医学　　去年9月，国家层面着眼于“十四五”时期加快科技创新的迫切要求，提出了“四个面向”，即“坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康”。这为科技创新指明了方向。　　面向生命健康也成为分析化学研究的一个重要方向。作为色谱领域的领军人物，张玉奎院士告诉《每日经济新闻》记者，自己所在的分离分析重点实验室一共有大约600人，他们都在干一件事，那就是分离分析。“现在我们朝着大健康方向发展，除了技术之外，我们还要建立大的数据库。因为你只有对健康人的统计，对各种疾病进行统计，才能够知道变化趋势是哪里。”　　中国工程院詹启敏院士此前曾公开表示，临床疾病治疗的现状主要有两个问题，一是疾病诊断大多在中晚期，死亡率很高，尤其是癌症 二是治疗的被动性和盲目性，疾病的发生往往是内因和外因相互作用的结果，遗传背景、变异免疫和内分泌改变导致细胞、分子改变，进一步导致组织器官病变造成疾病发生，而患同种疾病的不同病人针对相同的治疗方法会出现不同的临床愈后。因此，临床上要进行不同表型的分型，并找到分子标志物。　　这就是精准医学临床发展的需求。正是在这样的背景下，蛋白质组学从上世纪90年代进入大众视野以来，其在肝癌、胰腺癌、糖尿病等疾病早期诊断、治疗和分型等精准医学领域的作用受到越来越多的关注。　　张玉奎院士表示：“所有重大疾病，包括癌症，大家过去认为是基因在变化，现在看来实际上是基因里蛋白的变化。这可以用来诊断疾病，同时还可以诊断疗效。这样一来，诊疗过程就会更为精准。”　　蛋白质组学技术的快速发展，也驱动了精准医学的发展。特别是精准医学涉及的精准测量、精准定性、精准定量等都需要分析化学提供研究方法的支撑。　　比如，尿液跟踪检测。从你健康的时候起一直到病发连续检测你的尿液，录入专门的数据库。长时间跟踪就会发现你的尿液里的蛋白是朝着哪种疾病发展，然后进行及时调整，持续跟踪你的健康。　　再比如，怎么判断一个人是抑郁症还是郁闷。我们就发现，得了抑郁症有两个蛋白它表达特别高。所以，这两个蛋白就有可能是抑郁症的一个标记，如果它高了就考虑是得了抑郁症了，就要赶快做心理上的纾解。　　“这就叫蛋白质组学驱动精准医学，它为精准医学提供了一个工具或研究方法，它能够让诊疗更精准一点，治病依据更加充分一点。”张玉奎院士表示。　　单元部件是新方向　　值得一提的是，经过几代人从0到1的艰苦探索，中国已经是色谱、分析化学大国，从发表论文、申请专利和从业人员来看都是世界首位。　　不过，张玉奎院士认为，我国依然还不是分析化学强国。“因为很多重要的设备，高端的消耗品还依赖国外进口。接下来，还要更加注重自主研发、仪器研制及产业化发展，朝着分析化学强国迈进。”　　值得注意的是，他所在的中国科学院大连化学物理研究所分离分析重点实验室(以下简称大连化物所分离分析实验室)在产学研方面已经取得不小的突破。比如，大连化物所在色谱产业化方面，拥有国内一流的液相色谱生产企业大连依利特。　　就在去年，色谱分离技术的第三代研究者之一——汪博士团队，通过海创人才长三角创业服务中心引进并落地嘉兴南湖，所创办的浙江博颐生物将致力于基于新型分离材料的生物提取和生物合成新技术的产业化。令人欣喜的是，浙江博颐生物与苏州纳微科技以及大连化物所梁博士等为代表的第三代，所开发的高效色谱填料和色谱柱已经可与国外部分最新产品相媲美。　　色谱原本只是个分析工具，而现在已经很多人把色谱制备拿来做生物医药的分离、纯化，并且取得令人欣喜的成效。张玉奎举例，自己的“弟子”梁鑫淼团队在当地政府的支持下，在南昌搞了一个达87米的大装置，用五基色谱来纯化生中药。他已经把张伯礼院士开的“清肺排毒汤”，经过分离纯化，把马兜铃酸这个有害物质拿掉，把四个有效成分进行富集，最后变成了粉末，制成胶囊。　　“现在国际上对马兜铃酸的要求是零检出，但是我们中药天生就含有这个元素。过去中医上没有办法，就采取控制剂量的方法，不让你中大毒，实际上这是很危险的。”他表示，通过这种分离纯化的手段，困扰多年的中药出口难题也得以解决。　　再说到质谱。目前国内还是以进口为主，比如大连化物所生物楼里有40余台质谱，其中一台就是200万~300万元，成本高昂。不过，大连化物所分离分析重点实验室已经开始自己制造质谱，“去年疫情期间国外设备进不来，我们的质谱还卖出去30台。”　　张玉奎院士表示：“我们希望把质谱做大，还联合投资公司一起在杭州落地了一个公司，希望借此推动它的产业化。我们的目标就是临床质谱，解决临床问题，所以希望把它做成一个大产业。”　　质谱可以用于公共交通的防爆检测，也可以用来做肺结核筛查，还可以用于手术麻醉剂量的控制等方面。张玉奎院士认为：“将来质谱发展到临床，可以整个推动我们大健康朝前走，就不是说癌症怎么治疗，而是怎么预防癌症，怎么健康地活着。”　　目前，大连化物所分离分析重点实验室质谱和色谱都可以实现自主研制。近年来，国家政策层面大力支持下，国产仪器已经形成一定的规模。但是距离真正实现产业化，达到跟国外竞争的水平，还有个过程。从基础研究到产业方向、资金、技术实力、用户认可度等方面，国产仪器都还需要进一步改善。　　张玉奎院士认为，国产仪器要想真正达到国际先进水平，应该重点朝着单元部件的方向发展。首先就应该去解决部件问题，而不是都来做整机，这样研发力量就会分散，造成资源浪费。而是要走差异化路线，这个部件一批人生产，另一个部件另外一批人生产，然后再组装成一个整机，这样就会形成一种高质量发展的机制。　　“单元部件的高质量研究，应该成为今后的重头。”张玉奎院士认为，各研发机构集中精力做好一件事，这样才能形成中国特色的产业化。