Targeted Quantification of Peptides using Miniature Mass Spectrometry（微型质谱靶向定量肽段）【分享人：潘火珍】
文献名：Targeted Quantification of Peptides using Miniature Mass Spectrometry（微型质谱靶向定量肽段）
期刊名：Journal of Proteome Research
发表时间： March 28, 2020
IF：3.78
单位：
- 精密测量技术与仪器国家重点实验室
- 威尔登生物医学工程学院
- 普渡大学
一、 概述：
本研究利用配置有双线离子阱的微型质谱仪实现100-2000m/z肽段图谱的检测。通过优化压力、点位和溶液条件，可检测分子量在900-1800Da的肽段。另外，利用光线型和在阱中诱导离子分离，可实现氨基酸肽段的鉴定，其效果与商用TOF质谱仪相当。离子检测扫描模式下，可定量到20nM 的Met肽段。作者利用已建立的方法用于分析SKBR3细胞中低表达的Met肽段。
二、 研究背景：
质谱系统小型化是将质谱分析引进临床跟POC(point-of-care, POC)应用的一项重要努力。微型质谱系统与纸喷雾电离联用，可对生物体液中的药物进行定性与定量分析；但是，更深层次对蛋白和肽段的分析还未实现。目前阻碍蛋白质分析微型质谱进展的挑战包括线性离子阱中的有限质量范围和用于定量的高质量范围串联质谱分析。克服这些挑战并实施微型质谱对许多生物应用是一个有效的解决方案，对于开发蛋白质组分析系统至关重要。
本文旨在开发一个微型质谱仪。利用微型质谱仪双线性离子阱（dual linear ion traps ,LITs）分析了质量在900-1800Da之间的多肽，并用MS2和MS3对多肽和相关肽段碎片进行了表征。通过优化压力、电压、溶剂条件等参数，获得了一系列用于高灵敏度和质量准确度分析的合成肽。在MS/MS分析的基础上，还建立了一种定量方法来分析酶解后的Met蛋白。该方法也已用于从定量SKBR3细胞中的Met肽。
三、实验设计：
四、研究成果：
1、小型质谱系统质量范围和准确性提升，使其可用于蛋白和肽段的分析。在先前开发的Miniβ系统上增加了二次线性离子阱，二次DAPI用于控制空气的引入，并改进RF和AC电压(Fig1.a)。正离子模式下，校准标准混合物和细胞色素C的谱图(Fig1.b-c)。通过与人类代谢组数据库中的质量进行比较，观察到两种分析物的质量在1Da内是准确的（<0.1%差异）。
2、串联质谱对合成肽段进行表征。正离子和负离子模式下，Met肽段的二级谱图(Fig2.a-b)。负离子模式下，主要Met碎片(m/z633)的三级谱图(Fig2.c)。
3、肽段定量条件优化。利用Met作为目的肽段优化实验和仪器参数；不同nanoESI电压在负离子模式下，单电荷和多电荷离子相对强度的影响(Fig3.a)。负离子模式下，不同nanoESI电压对Met多电荷强度的影响(Fig3.b)。正离子模式下两个线性离子阱间离子转移的室压优化。插图显示了打开15 ms后的独特压力曲线(Fig3.c)和打开DAPI后排气300 ms的独特压力曲线(Fig3.d）。
4、小型质谱系统定量肽段。负离子模式下，Met肽段定量。在10ug/ml鼠肝蛋白酶解成肽段溶液的背景下，利用CID捕获Met和IS二级谱图。
5、SKBR3细胞中的Met肽段分析。SKBR细胞中Met肽段分析的整个流程。负离子模式下，样品中加入1uM的Met-IS，利用CID碎裂捕获的Met肽段的一级和二级谱图。
五、文章亮点（结论讨论）
本研究开发了一种方法，利用小型质谱仪分析肽段。dual-LIT小型质谱系统可在相对高灵敏度的情况下，对大范围分子质量的各种肽段的二级进行高效分析。通过结合IS和离子监测，建立了一种低于10nM LODs的测定蛋白质中Met肽含量的方法；小型质谱系统结合目前免疫富集方法已实现SKBR3细胞中Met肽段的分析。
阅读人：潘火珍
