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采用安捷8800電感耦合等離子體串聯質譜儀測定多肽和磷酸肽
閱讀：468 發布時間：2024-9-4結合毛細管液相色譜分離技術，Agilent 8800 電感耦合等離子體串聯質譜儀 在 MS/MS 質量轉移模式下可痕量測定磷酸肽中的磷與含硫多肽中的硫。使 用 LC-ICP-MS 可獲得含硫和含磷物質的絕對檢測限（分別為 11 fmol 和 6.6 fmol）。硫的同位素比值測定結果與其理論值高度吻合，從而證 明干擾得以有效消除。所觀測到的硫和磷的峰形和信噪比表現優異。測定結果 表明 capLC 與 ICP-MS/MS 聯用技術在使用非特殊標樣測定含硫和含磷多肽的 高靈敏度和同時絕對定量分析方面有巨大潛力。
LC-MS/MS 用于定量分析制藥/生物制藥和臨床研究中的 目標蛋白質。此方法常常使用同位素標記的合成蛋白質和 多肽作為內標來定量分析相應的目標化合物。與之相反， LC-ICP-MS 通過測定目標化合物中含有的雜原子硫和磷對 蛋白質和多肽進行非特異性定量分析。通過這種方式可以 使用含有雜原子的不同化合物，并將單個含雜原子的非蛋 白質化合物作為通用標樣對其進行定量。不幸的是，硫和 磷的檢測限因其高電離能和單四極桿 ICP-MS (ICP-QMS) 的多原子干擾而大打折扣——即使使用了碰撞/反應池 (CRC)。雖然扇形磁場高分辨 ICP-MS (HR-ICP-MS) 也被用 于該類應用，但迄今為止仍沒有任何 ICP-MS 儀器能夠達 到已報道的 ESI-MS/MS 儀器使用同位素標記合成多肽時 所具有的檢測限（特別是對于硫）。表 1 列出了關于 LCICP-MS 對于硫和磷檢測限的已發表數據，包括所用的 ICPMS 技術和分離技術。在這項工作中，我們采用了 Agilent 8800 電感耦合等離子體串聯質譜儀（也簡稱為 ICP-MS/ MS）通過對硫和磷雜原子進行絕對定量分析來測定蛋白質 和多肽。
較之傳統的儀器或 ICP-MS，Agilent 8800 在八極桿反應 池 (ORS3 ) 和四極桿質量過濾器 (Q2) 前方配備了額外的主 四極桿質量過濾器 (Q1)。在該串聯質譜結構中，Q1 作為 單位質量過濾器僅允許目標分析物質量數的離子進入反應 池，排除了所有其他離子。因為等離子體和基質中的離子 被 Q1 排除，確保了即使在復雜高基質樣品中，ORS3 中的 反應過程也能得到精確控制從而實現準確測量，并且靈敏 度也得到了極大的增強。色譜分離過程通過與 8800 ICPMS/MS 聯用的安捷倫 cap-LC 系統完成。
實驗 試劑和材料 超純水（Millipore，東京，日本），HPLC 和分析試劑級乙 腈以及甲酸（Wako Pure Chemical，Ltd.，大阪，日本）。 ICP-MS 標準品（SPEX CertiPrep，Inc.，Metuchen， NJ，美國）、對硝基苯酚磷酸二酯（BNPP，純度 99%） 和蛋氨酸（純度 ≥ 99% 82）（Sigma Aldrich，Steinheim， 德國)。磷酸肽標準品的氨基酸序列為 LRRApSLG 和 KRSpYEEHIP，含硫多肽標樣為 ACTPERMAE 和 VPMLK。 所有多肽購自 AnaSpec（Fremont，CA，美國），純度 都 ≥ 95%。
制備含硫和磷的標樣 使用 BNPP 和蛋氨酸在 1% 流動液相 B 基質中（這是液 相色譜梯度淋洗的起始條件）制備 0、25、50、100 和 200 ng/mL（以硫、磷元素濃度計）的含硫和磷的校準標樣。 磷酸肽溶液的制備 分別配制三份溶液（100 ng/mL，以磷元素濃度計） 以確定每個多肽的保留時間和純度。溶液 1 包含 LRRApSLG 和 ACTPERMAE，而溶液 2 包含 KRSpYEEHIP 和 VPMLK。 兩種溶液中均包含大約 100 ng/mL BNPP 和蛋氨酸。將溶 液 1 和 2 按重量法 1:1 混合配制成 3
儀器
capLC 系統 Agilent1200 系列，采用 Agilent Zorbax SB C18, 5 µm, 150 x 0.3 mm 反相毛細管色譜柱的。流動相 A 和 B 分別包 含水和乙腈。兩種流動相都含有 0.1% 甲酸和 10 ng/mL 鍺 （作為 ICP-MS 內標使用）。進樣量為 1-2 µL。液相色譜流 速為 5 µL/min，液相色譜梯度淋洗條件如下：0-3 分 鐘：1% B，等度；3-35 分鐘：1-60% B，線性梯度。 Cap LC-ICP-MS 接口 使用安捷倫 capLC 接口（安捷倫 G3680A 毛細柱液相色 譜接口套件，圖 1）將 capLC 色譜柱連接到 ICP-MS，此 capLC 接口結構為一個小的石英霧化室內包含一個消耗型 的霧化器。
ICP-MS 使用 Agilent 8800 電感耦合等離子體串聯質譜儀。以 80 mL/min 的流速從霧化氣通道通入氧氣（氬:氧比例為 8:2） 到霧化器氣體中。池氣體：氧氣，流速為 0.35 mL/min。 樣品流速：5 µL/min。31 P、32 S 和 34 S 的積分時間 150 ms （每個峰值一個點）。使用配于 30% 的乙腈中 100 ng/mL 磷 和硫的標樣對 8800 進行優化，以滿足低的磷、硫檢出限 要求，流速為 5 µL/min，注射泵進樣。使用Agilent ICP-MS MassHunter 軟件進行液相色譜操作和對色譜峰進行積分。
在 MS/MS 模式下使用 Agilent 8800 消除對硫和磷的干擾 8800 在 MS/MS 質量轉移模式下操作以消除對硫和磷的干 擾。在圖 2 中，上方的示意圖 (a) 將 Q1 設為 m/z = 32， 從而允許 32 S + 進入反應池，排除了其它質量數的干擾 （包括質荷比為 48 的離子）。S+ 在池內通過與氧氣反應轉 換為 SO+。Q2 設置為 m/z = 48，從而允許 SO+ 進入檢測 器，排除了 m/z = 32 的所有原始質量數干擾物。m/z = 48 的干擾物在碰撞反應池之前已由 Q1 排除。這是 MS/MS 結構具有強大消干擾能力的關鍵所在——實現了在可控條 件下進行準確無干擾的反應物離子測量。
2 下方的示意圖 (b) 顯示了對磷的測定設置：Q1 設置 為 m/z = 31，從而允許 31 P+ 通過，排除了其它質量數的 干擾（包括 m/z = 47）。31 P+在池內通過與氧氣反應轉換 為 PO+。Q2 設置為 m/z = 47，從而允許反應產物 PO+ 進 入檢測器。m/z 47 = 處的干擾物在碰撞反應池之前已 由 Q1 排除。Q1 消除的干擾物包括：（m/z = 47 處 47 Ti +、 32 S14 NH+、32 S15 N+、15 N16 O+、12 C35 Cl + 對 31 P16 O+ 的干擾， 以及 m/z = 48 處 48 Ti +、36 Ar 12 C+、P16 OH+、31 P17 O+、 48 Ca+對 SO+的干擾），Q2 消除的干擾物包括：（15 N16 O+、 14 N16 OH+、14 N17 O+、12 C18 OH+對 31 P+的干擾，以及 16 O+、 15 N17 O+、15 N16 OH+、14 N18 O+ 對 32 S+ 的干擾），如各圖中 所示。
……
結論 對蛋白質中天然存在的 ICP-MS 可檢測元素進行高靈敏度和 無干擾的定量檢測將擴展 LC-ICP-MS 方法在蛋白質組學中 的應用。通過與 cap-LC 分離方法聯用，Agilent 8800 電 感耦合等離子體串聯質譜儀利用 LC-ICP-MS 分析含硫和磷 物質時可獲得低檢測限（分別為 11 fmol 和 6.6 fmol）。 在 MS/MS 質量轉移模式下操作時，Agilent 8800 通過使 分析物與氧氣反應并測量產生的氧化物離子，從而有效消 除了對磷和硫的干擾。硫的同位素比測量值與理論值吻合 良好，證明硫干擾物得以有效消除，并且由于串聯質譜模 式能保留正確的同位素模式，可以通過同位素稀釋法來校 正因梯度淋洗導致的硫靈敏度的變化。 所測得的含硫和磷物質及多肽的峰形和信噪比佳。這也是將通用標樣應用于多肽和磷酸肽的同步絕對定量分析。 這種全新的功能強大的硫磷（特別是硫）檢測法將使 LCICP-MS 在諸多領域中得到應用：如藥物研究（藥物和代 謝物）、環境分析（農藥）和納米技術（工程納米顆粒的 表征）