糖基化是一种重要的蛋白质翻译后修饰，在细胞识别、细胞分化以及免疫应答等生命活动中都扮演重要角色。研究表明，多种疾病，例如癌症以及心脑血管疾病均与糖基化具有紧密的联系。因此，蛋白糖基化的检测与定量分析对于病理研究以及疾病治疗有着重要的意义。然而，糖基化位点糖型的多样性以及多糖标准品的缺乏使多糖的定量分析一直颇具挑战。同时，在质谱检测中，较低的离子化效率也阻碍了低丰度多糖的检测分析。最近，美国威斯康星大学的李灵军教授团队利用二甲基嘧啶鸟氨酸标签结合高分辨质谱仪实现了蛋白质糖基化的精准相对定量分析，为糖基化研究在生命医学与疾病治疗领域提供了新的研究方法。
二甲基嘧啶鸟氨酸标签是基于质量亏损原理，具有氨基反应性的衍生化试剂，最初是为多肽精准相对定量设计，两通道标签之间存在45.3 mDa质量差别，在高分辨率质谱仪的协助下，可以在一级质谱中完成样品间的相对定量分析。为了实现该标签在多糖分析中的应用，作者使用弱碱性溶液抑制多糖酶切之后的水解反应，使多糖分子保留糖胺结构，其中氨基用于与二甲基嘧啶鸟氨酸标签进行衍生化反应。衍生化可以显著提高多糖在电喷雾过程中的离子化效率，同时抑制了多糖分子在离子源内的解离，提高了检测灵敏度。该工作对衍生化条件进行了一系列优化，最终选择DMF作为衍生化反应溶液，同时控制衍生化试剂与糖蛋白的比例为25：1。在该条件下，不同类型的多糖可以达到接近完全的衍生化效率。在高分辨率质谱仪的协助下，500 K分辨率以及2e5的AGC可以将两通道衍生化的多糖基线分离，从而获得精准的相对定量分析。随后作者使用糖蛋白标准品与二甲基嘧啶鸟氨酸标签进行衍生化反应。结果显示，二甲基嘧啶鸟氨酸标签在三个数量级内保持良好的线性，并提供精准的相对定量结果。二级质谱中丰富的碎片离子可以为多糖的结构分析提供充分的信息和可靠的鉴定结果。
文章的最后，作者将二甲基嘧啶鸟氨酸标签应用于幼儿急性淋巴性白血病人化疗过程中的多糖定量分析，发现数种多糖随着化疗进程持续减少，进一步推广了二甲基嘧啶鸟氨酸标签在复杂生物学体系中的应用。作者预期随着高端质谱仪的不断普及，二甲基嘧啶鸟氨酸标签在糖原组学分析以及生命医学疾病研究领域将获得更广阔的应用前景。
这一成果近期发表在Analytical Chemistry上，文章的共同第一作者是威斯康星大学麦迪逊分校的博士生陈冰茗和冯煜，通讯作者为李灵军教授。
该论文作者为：Bingming Chen, Yu Feng, Dustin C. Frost, Xuefei Zhong, Amanda Rae Buchberger, Jillian Johnson, Meng Xu, Miriam Kim, Diane Puccetti, Carol Diamond, Chrysanthy Ikonomidou and Lingjun Li
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Quantitative Glycomic Analysis by Mass-Defect-Based Dimethyl Pyrimidinyl Ornithine (DiPyrO) Tags and High-Resolution Mass Spectrometry
Anal. Chem., 2018, 90, 7817, DOI: 10.1021/acs.analchem.8b00548
导师介绍
李灵军
http://www.x-mol.com/university/faculty/80
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