乙烯砜功能化磁性颗粒的制备及在棕榈酰化肽分析中的应用

doi:10.7503/cjcu20230239

摘要/Abstract

摘要：

以乙烯砜修饰的磁性颗粒作为磁性固相萃取(MSPE)平台的载体, 与基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱或液相色谱-高分辨质谱技术联合, 实现了对复杂样品中低丰度棕榈酰化肽的分离富集. 通过场发射扫描电子显微镜、红外光谱、振动样品磁强计、 X射线衍射和Zeta电位测定等手段对合成的功能化磁性材料进行了表征. 用自合成的棕榈酰化的棕榈酰辅酶A模拟棕榈酰化肽标准样品, 在最优实验条件下, 构建的MSPE-MS平台能够实现对棕榈酰化肽的高选择性(牛血清白蛋白酶解物与棕榈酰化肽的摩尔比为2000∶1)和高灵敏度(检出限为1.0 fmol/μL)检测. 研究结果表明, 经乙烯砜功能化的磁性材料对小鼠肝细胞裂解液中低含量的棕榈酰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: 乙烯砜, 磁性颗粒, 磁性固相萃取, 棕榈酰化肽, 质谱检测

Abstract:

Vinyl sulfone modified magnetic nanoparticles（denoted as MagBVP） were synthesized and used as the magnetic carrier of magnetic solid phase extraction（MSPE） platform， combined with MALDI-TOF MS or LC-MS/MS. The MagBVP was characterized by means of vibrating sample magnetometer， field emission scanning electron microscopy， infrared spectroscopy， zeta potential measurement and X-ray diffraction. The synthesized palmitoylated palmitoyl-coA was selected as the modeling palmitoylated peptide sample. Under the optimal conditions， the MSPE-MS platform could achieve high selectivity（BSA tryptic digests/palmitoylated peptide molar ratio of 2000∶1） and sensitivity（the detection limit was determined to be as low as 1.0 fmol/μL） for palmitoylated peptide. Finally， the method was applied to the determination of palmitoylated peptides in cell lysates samples. These results showed that the magnetic material modified by vinyl sulfone had a high selectivity for palmitoylomics.

Key words: Sulfone, Magnetic nanoparticle, Magnetic solid phase extraction, Palmitoylomics, Mass spectrometry

中图分类号:

O652.6

TrendMD:

郑海娇, 许文辉, 贾琼. 乙烯砜功能化磁性颗粒的制备及在棕榈酰化肽分析中的应用. 高等学校化学学报, 2023, 44(11): 20230239.

ZHENG Haijiao, XU Wenhui, JIA Qiong. Vinyl Sulfone Functionalized Magnetic Nanoparticles and Its Application in Palmitoylated Peptides Enrichment. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(11): 20230239.

图/表 7

Fig.1 SEM images of MagTEOS(A), MagMPTS(B) and MagBVP(C)

Fig.2 FTIR spectra(A), VSM curves(B), XRD patterns(C) and zeta potential spectra(D) of MagTEOS(a), MagMPTS(b) and MagBVP(c)

Fig.3 Effects of pH on the enrichment capacity of palmitoylcoA⁃palm by MagBVP(A), saturated adsorption isotherms for palmitoylcoA⁃palm at pH 6.5(B), and affinity and binding sites between the active sites in MagBVP and palmitoylcoA⁃palm(treated with NH2OH)(C)

Fig.4 MALDI mass spectra of BSA tryptic digest and palmitoylcoA⁃palm mixture before(A) and after enrichment by MagBVP(B), MagTEOS(C) and MagMPTS(D)（A） BSA： palmitoylcoA-palm molar ratio is 100∶1；（B） palmitoylated peptides are marked.

Fig.5 MALDI mass spectra of tryptic digest mixtures of palmitoylcoA⁃palm and BSA after enrichment by MagBVP（A） 5.0 fmol/μL；（B） 2.5 fmol/μL；（C） 1.0 fmol/μL. Palmitoylated peptides are marked.

Fig.6 MALDI mass spectra of tryptic digest mixtures of BSA and palmitoylcoA⁃palm after enrichment by MagBVP（A） For the first time；（B） after 7 cycles；（C） before and （D） after enrichment by MagBVP. Palmitoylated peptides are marked. （A， B） BSA： palmitoylcoA-palm molar ratio was 100∶1；（C， D） BSA： palmitoylcoA-palm molar ratio was 2000∶1.

Fig.7 Venn’s diagrams of the identified palmitoylated peptides(n=3)(A) and GO analysis results of identified palmitoylated proteins categorized by biological process, cellular component, and molecular function(B)a. Lipid metabolic process； b. positive regulation of transcription from RNA polymerase II promoter； c. negative regulation of apoptotic process； d. spermatogenesis； e. response to drug； f. fatty acid metabolic process； g. cytoplasm； h. membrane； i. cytosol； j. nucleoplasm； k. mitochondrion； l. intracellular membrane-bounded organelle； m. protein binding； n. metal ion binding； o. nucleotide binding； p. ATP binding； q. identical protein binding； r. oxidoreductase activity.

参考文献 26

1	Zhang X. Q.， Zhang L.， Ji G. H.， Lei Q. Y.， Fang C. Y.， Lu H. J.， Anal. Chem.， 2018， 90， 10543—10550
2	Anderson A. M.， Ragan M. A.， NPJ Breast Cancer， 2016， 2， 16028
3	Linder M. E.， Deschenes R. J.， Nat. Rev. Mol. Cell Biol.， 2007， 8， 74—84
4	Kuzmin A.， Orekhov P.， Astashkin R.， Gordeliy V.， Gushchin I.， Proteins， 2022， 90， 1102—1114
5	Schoeman D.， Fielding B. C.， Virol J.， 2019， 16， 69
6	Wan J.， Roth A. F.， Bailey A. O.， Davis N. G.， Nat. Protoc.， 2007， 2， 1573—1584
7	Chamberlain L. H.， Shipston M. J.， Physiol. Rev.， 2015， 95， 341—376
8	Ji Y. H.， Leymarie N.， Haeussler D. J.， Bachschmid M. M.， Costello C. E.， Lin C.， Anal. Chem.， 2013， 85（24）， 11952—11959
9	Zhang X. Q.， Zhang Y. T.， Fang C. Y.， Zhang L.， Yang P. Y.， Wang C. C.， Lu H. J.， Anal. Chem.， 2018， 90， 6161—6168
10	dos Santos J. C. S.， Rueda N.， Barbosa O.， Millán⁃Linares M. C.， Pedroche J.， Yuste M. M.， Goncalves L. R. B.， Fernandez⁃Lafuente R.， J. Mol. Catal. B： Enzym.， 2015， 117， 38—44
11	Wang H. Q.， Cheng F.， Li M. Y.， Peng W.， Qu J. P.， Langmuir， 2015， 31， 3413—3421
12	Bezerra R. M.， Monteiro R. R. C.， Andrade Neto D. M.， da Silva F. F. M.， de Paula R. C. M.， de Lemos T. L.G.， Fechine P. B. A.， Correa M. A.， Bohn F， Gonçalves L. R. B.， dos Santos J. C. S.， Enzyme Microb. Tech.， 2020， 138， 109560
13	David Arthur H. G.， García⁃Cerezo P.， Campaña A. G.， Santoyo⁃González F.， Blanco V.， Org. Chem. Front.， 2022， 9， 633—642
14	Ortega⁃Muñoz M.， Morales⁃Sanfrutos J.， Megia⁃Fernandez A.， Lopez⁃Jaramillo F. J.， Hernandez⁃Mateo F.， Santoyo⁃Gonzalez F.， J. Mater. Chem.， 2010， 20（34）， 7189—7196
15	Zheng H. J.， Wang Z. R.， Jia Q.， Small Methods， 2023， 2300254
16	Li Y. M.， Wang S. S.， Chen Y. C.， Li M. J.， Dong X. S.， Hang H. C.， Peng T.， Chem. Commun.， 2020， 56， 13880—13883
17	Zhao H. H.， Li C. Y.， Jin H.， Chem. J. Chinese Universities， 2021， 42（12）， 3624—3631
	赵欢欢，李存玉，金红. 高等学校化学学报， 2021， 42（12）， 3624—3631
18	Zheng H. J.， Jiang L. Y.， Jia Q.， Chem. J. Chinese Universities， 2021， 42（3）， 717—724
	郑海娇，姜丽艳，贾琼. 高等学校化学学报， 2021， 42（3）， 717—724
19	Xu Y.， Yang H. G.， NIiu H. B.， Tian H. L.， Piao H. G.， Huang Y. P.， Fang Y. F.， Chem. J. Chinese Universities， 2021， 42（8）， 2564—2573
	徐艳，杨宏国，牛慧斌，田海林，朴红光，黄应平，方艳芬. 高等学校化学学报， 2021， 42（8）， 2564—2573
20	Zheng H. J.， Jia J. X.， Li Z.， Jia Q.， Anal. Chem.， 2020， 92， 2680—2689
21	Pallavicini P.， Cabrini E.， Casu A.， Dacarro G.， Diaz⁃Fernandez Y. A.， Falqui A.， Milanesea C.， Vita F.， Dalton Trans.， 2015， 44， 21088—21098
22	Feng Y. M.， Shi Y. H.， Huang R.， Wang P. P.， Li G. L.， Food Chemistry， 2023， 424， 136349
23	Riazi Bonab H.， Abbas Matin A.， Heidari H.， Ciraqov F.， J. Chromatogr. A， 2023， 1705， 464129
24	Wardani R. K.， Dahlan K.， Wahyudi S. T.， Sukaryo S. G.， AIP Conference Proceedings， 2019， 2194， 020137
25	Chen V. B.， Arendall W. B.， Headd J. J.， Keedy D. A.， Immormino R. M.， Kapral G. J.， Murray L. W.， Richardson J. S.， Richardson D. C.， Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr.， 2010， 66， 12—21
26	Huang D. W.， Sherman B. T.， Lempicki R. A.， Nat. Protoc.， 2009， 4， 44—57

[1]	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[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(3): 717.
[2]	王柏纯, 袁雨欣, 闫迎华, 丁传凡, 唐科奇. 葡萄糖-6-磷酸功能化亲水磁探针：有效分离富集糖肽/磷酸肽的双用途亲和材料[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(10): 3062.