基于核壳结构磁性金属有机骨架材料的磷酸化肽和糖肽分离富集新方法研究

It has great significance on biological sciences and clinical research to study phosphoproteins and glycoproteins. However, both of these two kinds of proteins are difficult to be analyzed because the presence of other highly abundant nonphospho- or nonglycol-proteins in complex biological samples. Consequently, isolation and enrichment of phosphoproteins and glycoproteins is commonly necessary prior to MS analysis. In this project, the applicants tend to synthesize a series of magnetic metal-organic frameworks (MOFs), and develop enrichment methods based on these prepared materials, and finally apply them in phosphoproteome and glycoproteome research. The ultra-high surface area of MOFs will provide tremendous action sites for enrichment of phospho/glyco-peptides, which benefit for improving the enrichment efficiency; The metal ions and functional groups evenly spread in the frameworks through covalent coordination bond, which endows the magnetic MOFs with much higher stability than common IMAC materials; the strong magnetic responsivity make them easily and quickly separated by applying magnetic field, which helps to simplify the whole enrichment procedure.

针对蛋白质磷酸化和糖基化修饰的研究不仅对很多生理过程的认知具有重要的意义；同时也对很多疾病尤其是对恶性肿瘤的研究具有重要的临床指导价值。由于磷酸化（糖基化）蛋白质在样本中含量极低且动态范围广，因此有必要在色谱分离和质谱鉴定前对其进行高选择性富集。然而，目前已建立的富集方法仍存在富集能力和选择性不足的问题，极大地制约了更多磷酸化（糖基化）蛋白质的发现和鉴定。本项目拟制备一系列具有核壳结构的磁性金属有机骨架材料（磁性MOFs），建立相应的磷酸化肽/糖肽富集新方法，并最终运用到磷酸化（糖基化）蛋白组学研究中。MOFs超大的比表面积为磷酸化肽和糖肽的富集提供了丰富的结合位点，有助于提高材料的富集能力；同时，与磷酸化肽结合的金属离子以及与糖肽结合的官能团通过共价作用均匀分散于材料骨架结构中，与传统富集材料相比具有更高的稳定性。磁性分离可以简化操作步骤，使分离富集过程更加简便快捷。

在国家自然科学基金的资助下，成功制备了一系列具有核壳结构的磁性金属有机骨架材料（磁性MOFs）并建立了基于磁性MOFs与色谱质谱分析鉴定技术相结合的磷酸化肽和糖肽快速分离分析平台，基本达到了项目申请时的预期研究结果。在此基础上，还进一步将磁性金属有机骨架材料及其他新型磁性纳米材料拓展应用至蛋白质酶解和复杂基质中的药物毒物分析等领域。研究成果共申报5项发明专利，其中2项专利已获授权；发表SCI论文17篇，累计影响因子78.3；获得上海市人才发展基金资助；培养硕士研究生4名，其中1人转博，协助培养博士研究生1名。