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清谱科技联合沃特世再发力 高通量在线分析磷脂酰胆碱sn-及C=C位置异构体

清华大学瑕瑜教授团队发现利用碳酸氢根与PC脂质的胆碱磷酸头部基团之间的强结合力,在CID中可以实现C-N均裂,生成碳自由基中间体,此自由基引导的碎裂形成了只和sn-1位置相关的“sn-1 fragment”,从而可以判断PC类脂质的sn-位置。同时将该团队之前率先报道的使用Paternò-Büchi(PB)光化学反应,借助液质联用平台,对不饱和脂质C=C位置进行鉴定的方法也应用于此,即可实现对PC类脂质包括sn-及C=C位置的精准结构分析。

图片PC成分的碳酸氢根加合离子CID碎裂形成sn-1特征碎片

继推出UPLC-Ω-QTof快速实现复杂样品中脂质成分精准分析解决方案、Ω-UPC2-QTof实现复杂样品中极性和非极性脂质成分更好分离解决方案后,清谱科技与沃特世再次联手发布新的应用方案:ACQUITY UPLC/QTof MS结合Ω Analyzer脂质分析系统快速高通量在线分析复杂样品中磷脂酰胆碱的sn-及C=C位置异构体。

图片牛肝极性脂质提取物样品中PC成分鉴定的工作流程

我们对市售牛肝极性脂质提取物中的PC成分进行了分析,首先通过HILIC模式对其中不同脂质成分按照类别分离;负离子模式下做MS/MS,得到2条脂肪酸链信息,同时得到sn-1碎片信息,推断脂肪酰基链的sn-位置;正离子模式在线进行PB反应,进入质谱做MS/MS,得到质量数差26 Da的诊断离子对,推断C=C位置信息。通过这种方法3针进样,共鉴定了牛肝极性脂质提取物中的44个PC主要成分。

优势小结

3针进样快速解析复杂脂质样品中磷脂酰胆碱的结构信息,包括脂肪酰基链sn-位置及不饱和脂肪酸侧链上C=C数量及位置。

清谱科技 Ω Analyzer脂质分析系统与沃特世UPLC/QTof质谱系统在线连接,实现快速、高效的对复杂样品中脂质成分的精准分析。

相关技术延伸

清华大学瑕瑜、欧阳证教授课题组此前发展的基于Paternò-Büchi光衍生-串联质谱的脂质碳碳双键(C=C)异构体分析技术,是脂质结构鉴定和脂质组分析的主流技术之一。该技术可准确表征脂质C=C异构体,与鸟枪脂质组分析(shotgun lipidomics)[1]和小型质谱仪联用,实现人癌组织中脂质C=C异构体的结构表征和相对定量分析[2]。2019年,课题组通过发展光化学微流反应器,实现了光化学PB衍生与液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)的在线联用,发展了不饱和磷脂高通量分析质谱平台,提高低丰度脂质的分析灵敏度及脂类物质覆盖度,并探究了C=C双键位置异构体在新型疾病标志物发现中的可能性。该研究成果发表于Nature Communications(2019)[3]。以该反应器和相关数据分析方法为基础,开发了Ω Analyzer脂质分析系统。

而后,瑕瑜教授课题组基于新型气相自由基碎裂反应,与Ω Analyzer联用,实现了胆碱磷脂中脂肪酸链sn位置及C=C位置的同时、准确结构鉴定,该研究成果发表于Chemical Science(2019)[4]。2020年,课题组发展了新的脂质RPLC分离分析流动相,显著提升了PB方法在生物样品中磷脂异构体分析上的性能,该研究成果发表于Analytical Chemistry(2020)[5]。此后,课题组又实现了单一方法、一次分析完成磷脂中C=C位置及脂肪酸链sn位置的同步解析,为利用质谱技术实现脂质的全结构解析奠定了重要基础,相关成果发表于Nature Communications[6]。

【参考文献】

[1] Ma X, Chong L, Tian R, et al. Identification and quantitation of lipid C=C location isomers: A shotgun lipidomics approach enabled by photochemical reaction [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2016, 113(10):2573.

[2] Zou R, Cao W, Chong L, et. al. Point-of-Care Tissue Analysis Using Miniature Mass Spectrometer [J]. Analytical Chemistry, 2019, 91(1): 1157-1163.

[3] Zhang W, Zhang D, Chen Q, et al. Online photochemical derivatization enables comprehensive mass spectrometric analysis of unsaturated phospholipid isomers [J]. Nature communications, 2019, 10(1):79.

[4] Zhao X, Zhang W, Zhang D, et al. A lipidomic workflow capable of resolving sn- and C=C location isomers of phosphatidylcholines [J]. Chemical Science 2019, 10: 10740-0748.

[5] Zhang W, Shang B, Ouyang Z, et al. Enhanced phospholipid isomer analysis by online photochemical derivatization and RPLC-MS [J]. Analytical Chemistry 2020, 92:6719-6726.

[6] Cao W, Cheng S, Yang J, et al. Large-scale lipid analysis with C=C location and sn-position isomer resolving power [J]. Nature Communications 2020, 11(1):375.

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