首届全国质谱分析学术研讨会大会报告（一）
2014年4月26日，首届全国质谱分析学术研讨会在北京西郊宾馆盛大开幕。本届全国质谱分析学术研讨会由中国化学会、国家自然科学基金委员会联合主办，中国化学会质谱分析专业委员会和清华大学化学系/分析中心联合承办。来自79个单位的426名科研工作者参加了此次盛会，与会者汇集了院士、杰青、千人、百人等一批优秀人才。会议邀请了十五位从事质谱分析的国内外知名学者作大会报告。26日上午，来自中科院大连化物所的张玉奎院士、来自中科院高能物理研究所的柴之芳院士、来自清华大学化学系的张新荣教授、来自北京大学化学与分子工程学院的刘虎威教授、来自复旦大学化学系的杨芃原教授、来自国家自然科学基金委员会化学部分析化学学科的庄乾坤主任以及来自岛津公司的端裕树博士分别就质谱分析的多个热点研究问题作了精彩的大会报告。
大会报告全景
中国科学院大连化学物理研究所 张玉奎院士
来自中国科学院大连化学物理研究所的张玉奎院士为大家带来题为《蛋白质组定量新技术新方法研究》的报告。
通过对特定生物样本所有蛋白质在不同状态下表达的动态变化进行规模化定量分析，对于发现重要生物功能的蛋白质、筛选疾病相关的生物标志物以及寻找药物靶标等具有重大意义。张玉奎院士在报告中介绍了他在近年的研究中，发展蛋白质组定量的一些新技术新方法。
在样品前处理方面，研究了低丰度蛋白质的选择性富集问题，研制了多种针对糖蛋白和糖肽的选择性富集材料，张玉奎院士列举了 其中一例进行了详细解说。以参与蛋白磷酸化过程的磷酸腺苷为配基，通过提高配基的亲水性提高其对磷酸肽的选择性，并使材料制备过程简单易操作。以氨基磁球为基质，以三磷酸腺苷二钠为配体，戊二醛为交联剂，通过固载Ti4+，制备了一种粒径为200nm的基于三磷酸腺苷配基的新型固定化金属离子磁性材料。酪蛋白：血清白蛋白(1：5000)的酶解产物中仍然能够鉴定到酪蛋白的磷酸化肽。对鼠肝线粒体中磷酸化蛋白质进行分析，同商品化TiO2材料进行比较，鉴定磷酸化蛋白质数目提高了2倍，在生物学验证中，磷酸化肽的富集选择性由目前的60~70%提高到90%以上。MCM2蛋白在Hca-F细胞株中为高表达；与细胞水平的生物学验证结果一致。
在质谱定量分析新方法方面，发展了一种基于准等重二甲基化标记的蛋白质组相对定量新方法。在二甲基化定量方法中，由于核结合能的不同导致的质量亏损，通过高分辨率的质谱可以在MS2分辨这微小差异，进而可以在宽线性范围内实现蛋白质组的准确定量。试验使用13 CD2O和NaCNBH3实现Lys-C酶解产物的轻标记；CD2O和NaCNBD3实现Lys-C酶解产物在MS1的重标记。在MS1水平上两者的分子量接近等重，在MS2水平上利用碎片离子存在的5.84mDa差异即可实现蛋白质组的相对定量分析。采用该方法，定量覆盖率可以达到99%以上；定量结果与理论值相对偏差低于2%；动态范围达到2个数量级。此外，该方法可以扩展到高达6重样品的同时分析，显著提高了蛋白质组定量分析的通量。
在质谱数据处理新方法方面，设计了一级谱峰面积和二级谱碎片离子强度结合的定量方法。将蛋白用Lys-C酶解后分别用CH2O标记，而还原剂选择NaCNBH3和NaCNBD3，两者分子量相差4Da，通过放大母离子进入碎裂池窗口实现肽段的同时碎裂。MS1有4Da差异，可以用于定量；MS/MS存在碎片离子对也可用于定量。该方法可以提高传统单一定量方法的准确度和定量覆盖率。在生物学验证中与细胞水平的生物学验证结果一致。
在集成化平台方面，开发了基于二甲基化标记的集成化蛋白质组定量分析平台。样品进行在线酶解后，肽段在C18捕集柱上进行二甲基化标记，并利用LC-MS/MS进行定量分析。生物学验证中，与细胞水平的生物学验证结果一致。
在提高新型离子源灵敏度上，张院士团队研发的新型电喷雾质谱源，与商品化离子源做对比，也能将翻译后修饰肽段的检测灵敏度提高10倍以上。
SDS等去除装置：张院士课题组研制的SDS等去除装置，通过中空纤维膜缓冲溶液在线交换接口，实现了盐浓度、有机溶剂浓度和PH的在线调节；可将样品中的盐浓度降低两个数量级。
中国科学院高能物理研究所 柴之芳院士
来自中国科学院高能物理研究所的柴之芳院士带来了题为《Hybrid MS in metallomics and metalloproteomics：A case study》的报告。
柴之芳院士首先讲述了金属组学是一门研究生物体系、尤其是细胞中各种金属的分布、定位、含量、种态、及其功能的交叉学科。而AD的主要病因是由于纤维状Aβ肽组成的淀粉样斑块的沉淀；Aβ由淀粉样前体蛋白APP有序分裂产生的40到42氨基酸组成；Aβ纤维化和聚集机理不清，一种机理是Cu和Zn与APP及Aβ作用。柴院士团队研究目的是：定量研究脑组织中金属的代谢好变化；同步测定斑块形成过程中的金属和蛋白；研究脑组织氧化损伤中金属的化学种态及其作用。用到的研究方法有SR-μXRF；ICP-MS；SR-XANES；MALDI-TOFMS；ES-MS等。
通过利用不同金属对AD模型鼠的各项实验研究得出：探测限达0.2-0.5mg/Kg；AD病变过程中铜、锌和铁的浓度随鼠龄而变；AuNP成像法的分辨率和灵敏度高于免疫组化法；尤其对大脑皮层和海马的界面处，AuNP图像清楚；Aβ42斑块主要沉积在皮层额海马中，这与APP[V717I]转基因鼠模型的淀粉样病理学相符。
最后柴院士总结道质谱和同步辐射表明Aβ斑块处Cu和Zn富集，与Aβ共存； Cu+浓度高在海马等脑组织的损伤中起了重要作用；AD脑中Cu和Zn的自平衡受扰动。
清华大学化学系 张新荣教授
来自清华大学化学系的张新荣教授为大家带来题为《单细胞质谱分析》的报告。
据张新荣教授介绍，2013年12月Science杂志专门出了一个专刊“Single-cell Biology”，有三篇分别涉及到酶活性、转录和代谢相关的单细胞检测技术，Nature Methods杂志也把单细胞测序作为2013年的年度方法。
张教授提出单细胞分析有两个缺点：一是细胞中绝大多数分子没有荧光，因此需要标记，这不利于细胞中未知分子的检测；二是荧光探针具有一定的波长宽度，在有限光窗下只能检测3-4种分子，相互没有干扰。而质谱分析具有无需标记、多组分同时分析、相对和绝对定量、适于代谢组和蛋白组分析的特点。如果将质谱技术应用到单细胞分析中，将会对单细胞分析起到很好的促进作用。而目前质谱单细胞分析还面临许多困难。
张教授的课题组最近两年也对单细胞质谱分析的方法做了一些初步的探索。包括：金属探针电喷雾技术研究，提高检测的灵敏度；SPME用于单细胞样品的富集分离，用TiO2修饰后的针取样比用裸针取样检测效果要好很多；非接触式直流脉冲“皮喷雾”离子化实现极小体积样品的采样和离子化，不但能够使样品消耗速度降低，还有助于目标物和基体分子分离，形成各自谱带；细胞中甲基化DNA分析、植物细胞样品分析等应用分析。
张教授课题组下一步还计划在发展方法的基础上做一些应用。
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