EAD Talk | 基于脂质分子可变域组合分子结构驱动的磷脂酰胆碱（PCs）双键位置异构体UPLC-MS/MS定性、定量策略
作者：铁偲，崔馨戈，张志军，耿祎聪，刘婷，戎晓娟，郑昕
通讯单位：北京协和医院临床药理研究中心，中国矿业大学（北京）
合作单位：新疆维吾尔自治区药物研究所， 中国
论文DOI：
https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c04032
研究成果简介：
中国矿业大学（北京）铁偲团队与北京协和医院临床药理研究中心郑昕团队基于 QTRAP 5500 LC-MS/MS构建了脂质分子化学结构驱动保留时间预测算法的磷脂酰胆碱（PCs）分子异构体鉴定策略。通过对PCs分子可变结构单元的分析，穷举样本中可能的PCs分子结构；并基于神经网络算法预测全部PCs分子的油水分配系数及保留时间窗口，以此为依据开展样本中PCs双键位置异构体的鉴定。
通过对照品以及 ZenoTOF 7600中EAD（Electron activated dissociation，电子激活解离）碎裂(or解离)模式在PCs结构的双键位置产生特征“V”型碎片分布的特点，对鉴定的PCs异构体进行了交叉验证。基于该方法在大鼠肺组织样本中共计鉴定出分属于35种分子组成的130种PCs异构体，并发现了在尘肺造模过程中含相同酰基组成的PCs分子分布的高度相关性。相关成果最近以“A Novel Structure-Driven Predict-to-Hit Strategy for PC Double Bonds Positional Isomers Identification Based on Negative LC-MRM Analysis”为题，在线发表于分析化学领域著名学术期刊Analytical Chemistry（IF: 7.4）。
文中大鼠肺组织样本的实验结果表明：双键位置是脂质分子参与体内生命过程调控的重要特异性依凭，通过对PCs双键位置异构体在生理、病理调控过程中表达含量情况的研究，将为进一步揭晓脂质分子的生物功能提供必要的基础数据。另一方面，该分析策略有效提升了PCs双键位置异构体鉴定的效率，增强了检测灵敏度，保证了异构体定量的可靠性，极大降低了开展脂质分子双键位置异构体生物功能探索的门槛。
脂质分子酰基双键位置异构精细鉴定：
脂质作为四种基本生命物质之一，其分子结构上具备普遍的同分异构现象。近20年来，伴随着质谱技术的快速发展，脂质组鉴定和定量经历了一个高速发展过程。受制于传统的CID（碰撞诱导解离）碎裂技术无法提供有效的碎片信息，脂质分子结构中酰基组成的鉴定，特别是酰基中双键位置的鉴定，长期以来都是分析化学家努力攻克的难题。近年来，包括OzID, UVPD, EIEIO, MAD, RDD等在内的气相反应技术被陆续开发出来，用于脂质分子双键位置异构的鉴定，使得酰基双键位置的探索向前迈进一大步。
文中使用 ZenoTOF 7600的EAD碎裂技术中的EIEIO （KE>=10 eV，Electron Impact Excitation of Ions from Organics）模式对色谱分离的PCs双键位置异构体进行全面解离，通过碎片分析，从而确定双键位置。在EIEIO MS/MS谱图，PCs的酰基脂肪链双键位置的碎片会出现独特的“V”型强度分布，使用该特征能够对PCs酰基双键异构体进行快速且准确鉴定。从而实现了对本文开发的鉴定策略的交叉验证，一致的结果证明了该发现策略的可靠性。
EIEIO碎裂模式下的“V”型强度分布是双键位点鉴定的显著特征。下图中可以观察到EIEIO碎片离子从[PC+H-CH3]+开始，会出现一系列相差CH2 (14.014 Da)的碎片离子。对于不饱和PC，由于酰基碳碳双键很难断裂形成碎片离子，故其碎片离子强度明显低于其邻近位置的单键断裂碎片强度；所以在EIEIO MS/MS谱图中，碳碳双键位置呈现出独特的“V”型强度分布，适用于双键位置的准确鉴定。
ZenoTOF 7600
液质联用系统及EAD技术简介：
ZenoTOF 7600由公司在2021年推出，不但包含传统的CID碎裂模式，还包含EAD碎裂模式。EAD碎裂模式和CID碎裂模式因其碎裂原理不同，两者碎片表现出强互补性，为结构的准确鉴定提供了进一步完善的解决方案。
ZenoTOF 7600及EAD图片来源：中国官方网站
ZenoTOF 7600的EAD碎裂技术，最大的应用特点就是：EAD的电子动能（KE，Electron Kinetic Energy，EAD参数）可调，保证了EAD技术可以在一台仪器上实现ECD（Electron Capture Dissociation）、Hot ECD（Hot Electron Capture Dissociation）和EIEIO三种裂解方式，从而使其能真正做到大分子和小分子应用的全兼容。EAD碎裂模式被广泛应用到肽段同分异构体、蛋白翻译后修饰、二硫键位点鉴定和小分子结构鉴定等定性、定量领域，为科学的进步发挥了独特作用。
EAD原理图来源：EAD (Electron activated dissociation) 电子活化解离应用案例
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