基于选择性衍生化和液质联用分析组蛋白H3后修饰的组合模式的方法学研究

Histones play a significant role in the epigenetic regulation via its various post-translational modifications (PTMs). The aberrant histone PTMs will lead to some serious diseases such as cancer. So far, the epigenetic function of combinatorial histone modifications remains unclear, largely due to the lack of available analytical methods. Based on the histone derivatization method we established previously (Analytical Chemistry 85, 2253-2259), a novel MS method for the analysis of combinatorial histone H3 PTMs will be developed in this project. The selective derivatization of distinctly modified histone peptides will be employed to increase peptide hydrophobicity and amplify physicochemical differences between these peptides, thus enabling the complete separation of these peptides even by routine reversed phase chromatography. This research will provide a better alternative to current method relying on cation exchange chromatography. It will not only address the issues of mass incompatibility and possible chromatography damage associated with cation exchange chromatography, but also improve the analytical sensitivity and efficiency and therefore becoming a powerful tool for the epigenetic research to study the combinatorial histone PTMs.

组蛋白后修饰在表观遗传调控中具有核心地位，它的异常将可能导致肿瘤等严重疾病的发生。受目前的分析方法所限，对组蛋白后修饰的组合模式及其功能的研究十分有限。基于申请人前期开发的组蛋白衍生化技术（Analytical Chemistry 85, 2253-2259），本项目将研究建立一套可用于组蛋白家族中分析难度最大的H3的后修饰组合模式的质谱分析方法学。利用化学衍生法对不同后修饰的组蛋白肽段进行选择性衍生，以提升肽段疏水性并放大不同后修饰的肽段彼此间的物理化学性质差异，使得它们仅用常规反相色谱即可被完全分离。本研究将改变目前质谱分析组蛋白H3的后修饰组合模式必须依赖离子交换色谱（使用有盐流动相）的现状，不仅能解决离子交换色谱与质谱兼容性不佳、存在损伤色谱仪的风险等问题，还能提升分析的灵敏度和分析效率，为生物学研究组蛋白后修饰的组合模式及其调控功能提供有力的分析手段。

组蛋白后修饰在表观遗传调控中具有核心地位，它的异常将可能导致肿瘤等严重疾病的发生。受目前的分析方法所限，对组蛋白后修饰的组合模式及其功能的研究十分有限。本研究基于前期开发的组蛋白衍生化技术，建立了一套可用于组蛋白家族中分析难度最大的H3的后修饰组合模式的质谱分析方法学。利用化学衍生法对不同后修饰的组蛋白肽段进行选择性衍生，以提升肽段疏水性并放大不同后修饰的肽段彼此间的物理化学性质差异，使得它们仅用常规反相色谱即可被完全分离。本研究改变了之前质谱分析组蛋白H3的后修饰组合模式必须依赖离子交换色谱（使用有盐流动相）的现状，不仅解决了离子交换色谱与质谱兼容性不佳、存在损伤色谱仪的风险等问题，还提升分析的灵敏度和分析效率，为生物学研究组蛋白后修饰的组合模式及其调控功能提供有力的分析手段。