精氨酸功能化磁性纳米材料的制备及在磷酸化肽富集中的应用

doi:10.7503/cjcu20200685

摘要/Abstract

摘要：

以精氨酸修饰的磁性微球作为磁性固相萃取(MSPE)平台的载体, 结合基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)技术, 实现了对复杂样品中低丰度磷酸化肽的分离富集. 采用场发射扫描电子显微镜、 Zeta电位测定、红外光谱分析、振动样品磁强计及X射线衍射分析等手段对合成的功能化磁性材料进行了表征. 选择β-酪蛋白酶解产物磷酸化肽为标准品, 在最佳实验条件下, 利用构建的MSPE-MS平台能够实现对磷酸化肽的高选择性和高灵敏度检测, 检出限为0.1 fmol. 实验结果表明, 经精氨酸修饰的磁性材料对牛奶样品中低含量的磷酸化肽具有较高的选择性, 所建立的方法适用于复杂样品的分离分析.

关键词: 磁性纳米材料, 精氨酸, 磁性固相萃取, 磷酸化肽, 质谱检测

Abstract:

Arginine modified magnetic nanoparticles（Mag-Arg） were synthesized and used as themagnetic carrier of magnetic solid phase extraction（MSPE） platform. The prepared magnetic nanoparticles were applied to the enrichment of phosphopeptides from complex samples coupled with MALDI-TOF MS. Mag-Arg was characterized by means of scanning electron microscopy， particle size analysis， Zeta potential measurement， infrared spectroscopy， vibrating sample magnetometer and X-ray diffraction. Under the optimal adsorption desorption conditions， the MSPE-MS platform could achieve high selectivity and sensitivity（the detection limit was determined to be as low as 0.1 fmol） for phosphopeptides. Finally， the method was applied to the determination of phosphopeptides in nonfat milk， showing great potential in the detection of low-abundance phosphopeptides in real complex biological samples.

Key words: Magnetic Nanoparticle, Arginine, Magnetic solid phase extraction, Phosphopepties, Mass spectrometry

中图分类号:

O652.6

TrendMD:

郑海娇, 姜丽艳, 贾琼. 精氨酸功能化磁性纳米材料的制备及在磷酸化肽富集中的应用. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 717.

ZHENG Haijiao, JIANG Liyan, JIA Qiong. Arginine Functionalized Magnetic Nanoparticles and Its Application in Phosphopeptides Enrichment. Chem. J. Chinese Universities, 2021, 42(3): 717.

图/表 10

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No.	Phosphoryl group	Peptide sequence	m/z			SD
No.	Phosphoryl group	Peptide sequence	After 1 time	After 7 times	After 14 times	SD
β_1s	1	FQsEEQQQTEDELQDK	2061.2	2060.4	2061.6	0.186
β_2s	1	FQsEEQQQTEDELQDKIHPF	2556.3	2555.3	2556.2	0.164
β_3m	4	RELEELNVPGEIVEsLsssEESITR	3122.6	3122.3	3122.7	0.297

No.	Phosphoryl group	Peptide sequence	m/z			SD
No.	Phosphoryl group	Peptide sequence	After 1 time	After 7 times	After 14 times	SD
β_1s	1	FQsEEQQQTEDELQDK	2061.2	2060.4	2061.6	0.186
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β_3m	4	RELEELNVPGEIVEsLsssEESITR	3122.6	3122.3	3122.7	0.297

Composite sample	Nonfat milk sample	Phosphoryl group	Peptide sequence	Protein	m/z
	√	1	TVDMEsTEVF	α?casein	1235.9
	√	1	TVDmMEsTEVF	α?casein	1253.1
	√	2	EQLsTsEENSKK	α?casein	1539.2
√		4	RELEELNVPGEIVESLsssEEsITR	β?casein	1560.1
	√	1	VPQLEIVPNsAEER	α?casein	1661.7
	√	1	YLGEYLIVPNsAEER	α?casein	1832.0
	√	2	DIGsEsTEDQAMEDIK	α?casein	1928.4
√		2	DIGsEsTEDQAOEDIK	β?casein	1943.1
	√	1	YKVPQLEIVPNsAEER	α?casein	1955.3
√	√	1	FQsEEQQQTEDELQDK	β?casein	2060.2
√		1	FQsEEQQQTEDELQDKIHPF	β?casein	2556.4
	√	5	QMEAEsIsssEEIVPNsVEQK	α?casein	2719.4
	√	4	NTMEHVsssEEsIISQETYKQ	α?casein	2747.3
	√	3	EKVNELsKDIGsEsTEDQAMEDIKQ	α?casein	2937.8
	√	4	RELEELNVPGEIVEssssEESITR	α?casein	2964.5
√		4	ELEELNVPGEIVEsLsssEESITR	β?casein	2966.1
	√	4	NANEEEYSIGsssEEsAEVATEEVK	α?casein	3006.4
√	√	4	RELEELNVPGEIVEsLsssEESITR	β?casein	3122.3
√		1	FDKLPGFGDsIEAQCGTSVNVHSSLR	Ovalbumin	2821.7^*

Composite sample	Nonfat milk sample	Phosphoryl group	Peptide sequence	Protein	m/z
	√	1	TVDMEsTEVF	α?casein	1235.9
	√	1	TVDmMEsTEVF	α?casein	1253.1
	√	2	EQLsTsEENSKK	α?casein	1539.2
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√		1	FQsEEQQQTEDELQDKIHPF	β?casein	2556.4
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	√	3	EKVNELsKDIGsEsTEDQAMEDIKQ	α?casein	2937.8
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√		4	ELEELNVPGEIVEsLsssEESITR	β?casein	2966.1
	√	4	NANEEEYSIGsssEEsAEVATEEVK	α?casein	3006.4
√	√	4	RELEELNVPGEIVEsLsssEESITR	β?casein	3122.3
√		1	FDKLPGFGDsIEAQCGTSVNVHSSLR	Ovalbumin	2821.7^*

Material	LOD/fmol	Selectivity(molar ratio)	Numbers of phosphopeptides enriched in milk samples	Ref.
GF?TiO₂?GO	10.0	β?casein/BSA(1∶100)	17	[17]
SPMA nanospheres	10.0	β?casein/BSA(1∶1000)	19	[21]
PP?x?Arg	10.0	β?casein/BSA(1∶100)	—	[22]
Fe₃O₄/PDA/PAMA?Arg	0.2	β?casein/BSA(1∶500)	14	[23]
Poly(guanidinium ionic liquid)s	4	β?casein/BSA(1∶1000)	8	[24]
Guanidyl functionalized graphene	40	—	12	[25]
Mag?Arg	0.1	β?casein/OVA/BSA(1∶2000∶2000)	14	This work