稀土基富集磷酸化肽的磁性核壳结构材料的合成与质谱检测

针对蛋白质组学研究中，富集低含量磷酸化肽用于质谱分析检测所面临的挑战，本项目提出将稀土离子对磷酸根的高选择性亲和作用、多孔纳米壳层的高效吸附性和磁分离的方便快捷特点等组合在一起，设计合成新型稀土基多孔纳米壳层核-壳结构磁性纳米粒子或微球亲和富集材料用于质谱检测前的磷酸化肽分离、富集和提纯。其主要内容包括：（1）将稀土化合物包覆在磁性核表面，并使其形成多孔纳米壳层；（2）制备Fe3O4@多孔SiO2（或聚合物）核-壳结构磁性纳米粒子或微球，官能化多孔壳层并固定亲和稀土离子；（3）利用标准磷酸化蛋白对合成出的样品进行优选；（4）将优选的样品用于含有复杂磷酸化肽实物蛋白的亲和富集、分离纯化和质谱检测；（5）优化质谱检测实验条件，探讨亲和作用机理。主要研究目标是：实现对低丰度磷酸化肽的选择富集、快速分离和高灵敏度检测。同时，筛选出3-6种具有应用前景的亲和富集、快速分离与灵敏检测的样品。

在生物体内普遍存在的蛋白质可逆磷酸化几乎涉及人类所有的生理及病理过程，因此磷酸化蛋白质或磷酸化肽的质谱鉴定分析和位点识别成为了目前磷酸化蛋白质组学研究的焦点问题之一。然而，由于磷酸化蛋白或磷酸化肽丰度低、化学计量比小、质谱不易识别和易受非磷酸化肽、无机盐对质谱强干扰等因素导致难以直接从复杂的生物样品中直接检测到磷酸化蛋白或多肽，因此在质谱分析前对磷酸化肽进行预先富集、分离和提纯是非常重要的。此外，繁琐耗时的离心分离、普通色谱柱提纯和质谱图上的磷酸化肽及其位点的专家识别仍是磷酸化蛋白质组学研究中急需解决的问题。.针对磷酸化蛋白质组学研究中磷酸化蛋白或多肽质谱分析检测所面临的上述挑战，本项目利用稀土离子对磷酸根的亲和性和催化水解作用以及磁性粒子的快速磁分离特点，设计合成多种新型稀土基多孔纳米壳层核-壳结构磁性纳米粒子或微球用于质谱检测前的磷酸化肽分离、富集和提纯及磷酸化肽的快速质谱识别。取得了如下研究成果：第一、采用一些通用性强且简单易行的方法（如化学沉淀法、离子交换法、水热法、溶液聚合法等），设计合成了多种稀土基纳米结构亲和材料、核壳结构磁性稀土纳米亲和材料及多功能复合亲和材料，并使用现代分析仪器（如SEM、TEM、XRD、FTIR、SQUID等）对其形貌、结构、表面性质及磁性等进行了表征；第二、研究探索了稀土基纳米结构亲和材料在磷酸化肽选择性富集、快速分离提纯和简单鉴定识别等磷酸化蛋白质组学方面的应用。通过控制稀土离子部分催化水解磷酸根，实现了质谱图上磷酸化肽及其位点的简便快速识别；第三、初步建立了基于稀土亲和材料磷酸化肽富集方法。这些研究成果将会有力地推动磷酸化蛋白质组学的研究工作。目前的研究成果已在化学进展、Small、Chem. Commun.、J. Mater. Chem.、Chem. Eur. J.、ACS Appl. Mater. Interfaces、Anal. Bioanal. Chem. 等国内、国际期刊上共发表论文22篇，其中SCI检索的21篇、EI检索的1篇。