用于高效富集磷酸化肽的纳米新材料

作为最常见和最重要的蛋白质翻译后修饰之一,可逆的磷酸化修饰在调控细胞生长和分裂、信号传导等复杂生命过程扮演着至关重要的作用。但是由于磷酸化蛋白质丰度相对较低,且其质谱响应信号易受到非磷酸化蛋白的抑制,对其研究仍存在较大困难。对磷酸化肽段高回收率和高选择性的富集是研究磷酸化蛋白质的关键因素。

近年来,多功能的磁性复合微球在生物医用领域受到极其广泛的关注。在外加磁场的帮助下,磁性复合微球能够对复杂生物体系中的目标组分进行快速富集、筛选、成像、运输以及其它一系列复杂的微操控。这些特点使得磁性复合微球非常适宜用于蛋白质组学的研究。

最近,复旦大学汪长春教授课题组和陆豪杰教授课题组合作研究开发了一种固定四价钛离子(Ti4+)的磁性复合微球用于磷酸化肽的高效富集。与已经报道的相关方法相比,此方法克服了之前无法获得高纯金属磷酸盐、四价金属离子固载量不高以及磁响应速度慢等问题,设计制备了一种新型的以磁性纳米晶团簇为核、聚甲基丙烯酸为中间层、固定了钛离子的聚甲基丙烯酸磷酸乙二醇酯为功能壳层的核/壳/壳式复合微球。用此方法制备出的复合微球由于具有极高的金属磷酸盐表层密度和钛离子含量(4.1 wt%),可以快速从摩尔比高达500:1的非磷酸肽与磷酸肽的混合体系中将低丰度的磷酸肽选择性分离出来,体现出了很高的磷酸化肽富集特异性。此外,实验结果进一步证明该富集材料还具有很高的富集灵敏度(低至fmol量级)和富集回收率(87 %)。以上特点都表明这种固定了四价钛离子的磁性复合微球是一种出色的磷酸肽富集材料。

为了进一步验证复合微球的实际应用价值,作者选用牛奶和人血清进行了复杂样本实验,结果表明此材料对于富集复杂生物样本中低丰度的磷酸肽同样具有很高的选择性及富集效率。该研究工作新近发表在Advanced Functional Materials 期刊上。审稿人认为该成果会吸引众多从事磷酸化肽质谱研究和蛋白质修饰领域的科研工作者。