中央民族大学生命与环境科学学院王晓东教授团队在分析化学领域顶级期刊《AnalyticalChemistry》发表封面文章

　　近日，中央民族大学生命与环境科学学院（质谱成像与代谢组学国家民委重点实验室）王晓东教授团队在MALDI-MSI蛋白质原位检测及成像表征新型基质研究领域取得了又一重要进展。相关研究成果以“A Caffeic Acid Matrix Improves In Situ Detection and Imaging of Proteins with High Molecular Weight Close to 200,000 Da in Tissues by Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry Imaging”为题，发表在分析化学顶级期刊《Analytical Chemistry》（Nature Index收录）上，该研究论文同时被遴选为期刊封面文章。中央民族大学为该论文第一作者单位及唯一通讯单位。论文在线链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.0c05480。

 

　　近年来，基质辅助激光解析电离质谱成像（MALDI-MSI）作为一种较为成熟的分子影像技术已被广泛应用诸多领域（如基础医学、药学、动物学、植物学、食品安全和环境科学等）生物内/外源性分子成像表征研究。该技术因其具有无需复杂样品前处理，无需特异性标记，可同时原位表征成百上千种分子等优势特点，越来越多地受到研究者关注；该技术的发展与完善进一步推动了原位代谢组学、原位脂质组学、原位糖组学、原位蛋白质组学研究进展。该技术的成功应用极度依赖于基质的准确选择，合适的基质可将激光能量有效传递给组织表面待测分子，从而实现其高效离子化效能，最终保证高质量的质谱成像结果。尽管许多基质已被广泛应用于诸多生物样本各类分子的原位检测，但对于动/植物样本的高分子量（HMW）蛋白质原位表征适用性方面仍存在明显不足；截至目前，基于现有基质的MALDI-MSI分子量检测极限通常小于30,000 Da，对生物体内分子量高于30,000 Da的众多蛋白质并不兼容。因此，筛选发现适用于HMW蛋白质成像表征的新型基质对于进一步拓展MALDI-MSI的应用范围具有极其重要的意义。

 

　　王晓东教授团队通过系统研究发现咖啡酸（caffeic acid, CA）作为一种绿色、无毒有机酸基质可显著增强MALDI-MSI对生物组织样本中HMW蛋白质的原位检测及成像表征性能。研究表明：该基质具有离子化效率高、微米级结晶尺寸、共结晶形态均一性好、化学稳定性强、线性动态范围宽等特点，且同时适用于动/植物组织样本表面HMW蛋白质的检测及成像。研究结果显示基于CA基质MALDI-MSI对动/植物组织样本蛋白质的原位检测质量上限高达~200,000 Da，远高于目前常用的蛋白质检测基质芥子酸（sinapinic acid, SA）和阿魏酸（ferulic acid, FA）。研究团队利用该基质分别对小鼠脑、马槟榔种子和萌发大豆种子组织成功进行了HMW蛋白质原位检测与成像研究，极大拓展了MALDI-MSI技术在原位蛋白质组学研究中的应用范围。值得注意的是，该研究首次从众多HMW蛋白质离子信号中成功鉴定出小鼠脑kinesin-like蛋白（KIF1A）、马槟榔甜蛋白II（mabilin-2）和马槟榔甜蛋白IV（mabilin-4）、β-伴大豆球蛋白（β-conglycinin）三聚体（αα′β），充分证实了利用CA在组织上原位研究HMW蛋白质及蛋白质复合体组织空间分布的可行性及潜在价值。这项研究表明CA有潜力成为一种标准有机酸MALDI基质广泛用于增强动/植物组织中HMW蛋白质MSI分子成像，拓展人们对于HMW蛋白质组织空间分布形式的系统认识。

 

　　该项研究工作得到国家自然科学基金（31770384、21605164）、中央民族大学双一流学科建设项目（Yldxxk201819）、国家民委中青年英才培养计划项目（10301-0190040110）等资助。学院2020级博士研究生刘海强、2018级硕士研究生韩曼曼和李金铭为该论文的共同第一作者，这也是学院第一次在分析化学顶级期刊《Analytical Chemistry》上发表封面文章。

 

　　王晓东教授是2015年我校引进的海外优秀人才，2018年入选国家民委中青年英才培养计划，博士生导师。主要从事质谱成像、蛋白质组学、代谢组学技术研发与应用工作。

 

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