三磷酸腺苷修饰Ti⁴⁺-IMAC材料的合成及其在完整磷酸化蛋白分析中的应用

【作者】 王浩； 田志新；

【机构】 同济大学化学科学与工程学院；

【摘要】 可逆的磷酸化是蛋白质上一种常见的翻译后修饰,在生物体中扮演着重要的角色[1-3]。将近三分之一的真核生物蛋白可以被磷酸化,磷酸化的异常调控与人类诸多疾病(如心脏病[4],帕金森病[5],阿尔茨海默病[6])密切相关,因此蛋白质磷酸化的研究具有重要意义。蛋白质磷酸化的低化学计量使得生物体中磷酸化蛋白的直接分析异常困难;选择性富集往往是样本制备中不可或缺的步骤。多肽水平上磷酸化修饰的分析目前已经非常成熟,单次分析可以鉴定到数以万计的磷酸化多肽;在K562细胞裂解液体系中,使用Ti4+-IMAC富集磷酸化多肽,并将三次检测结果整合,11200个特异性磷酸化多肽被鉴定出来[7]。随着高分辨质谱的发展与渐渐普及,完整蛋白质水平上磷酸化修饰的分析已成为可能;该方法可以捕捉到同一蛋白上的多个修饰并为它们相互作用的研究提供基础。葛瑛等人开发了一种以Fe3O4为基底、GAPT为配体、Zn2+为螯合离子的磁性纳米材料,将其成功应用于HEK293细胞裂解液和猪心脏蛋白提取物等体系,并用SDS-PAGE和LC-MS验证[8]。本文中,我们设计并成功合成了一种三磷酸腺苷修饰的Ti4+-IMAC材料;主要通过在纳米二氧化硅基底上化学修饰三磷酸腺苷,然后将金属钛离子螯合在三磷酸腺苷上而合成。所合成三磷酸腺苷修饰Ti4+-IMAC通过标准完整磷酸化蛋白体系(β-casein:BSA=1:1)的验证后,在脱脂牛奶、鸡蛋清提取物等复杂体系中,对于完整磷酸化蛋白的富集都表现出了令人满意的选择性和效率。材料合成路线,磷酸化蛋白富集流程以及富集效果(β-casein:BSA=1:1体系)如图1所示。更多还原