同分异构是分子的普遍现象，大量同分异构体广泛存在于生物和化学体系中。它们不仅赋予生命和化学系统以丰富的分子结构多样性，更在其中发挥着关键的生物与化学功能。然而，异构体间微小的结构差异，却可能导致其功能产生巨大差别。例如，我们熟知的手性药物沙利度胺，其R构型具有治疗作用，而S构型却会导致新生儿畸形。又如反式脂肪酸，其摄入通常被认为有害健康，但最新研究表明，反式油酸反而能促进肿瘤抗原呈递，抑制肿瘤生长。这些发现凸显出我们目前对异构体的认知仍非常有限，对其结构与功能关系的理解严重不足。

    其中一个重要原因在于异构体水平分析面临巨大挑战。由于理化性质高度相似、分子质量相同、特征碎片离子谱图相近，异构体的分离与精准分析极为困难，已成为分析化学领域的公认难题。然而，异构体水平的结构与功能研究又亟需去深入探索。为此，武汉大学陈素明教授课题组将异构体水平精准质谱分析作为主要研究方向。为攻克异构体精准分析的难题，该课题组独辟蹊径，利用特异性化学反应增强异构体特征信号，建立智能模型预测和匹配异构体多维信息，构建原位质谱装置进行异构体时间分辨分析，发展了一系列创新的质谱分析方法。从一维到多维，从稳态到亚稳态，成功实现了不同类型异构体的精准质谱分析与功能研究（代表性工作：Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202306460; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202507483; Nat. Commun. 2022, 13, 2652; Nat. Commun. 2023, 14, 6671; Sci. Adv. 2024, 10, eadk1721; J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 32777-32784）。近日，该课题组在国际权威学术期刊J. Am. Chem. Soc.（《美国化学会志》）在线发表了他们在异构体水平精准质谱分析领域的最新研究成果。提出了一种新型质谱分析策略，实现了对端烯与内烯异构体修饰的高选择性鉴定。

    在生物化学体系中，具有相同原子组成但结构不同的端烯和内烯异构体广泛存在于天然产物、代谢物和合成化学品中。例如，甲基丙烯酸和巴豆酸分别含有端烯与内烯特征的α,β-不饱和酮结构。在细胞内，甲基丙烯酰辅酶A作为缬氨酸代谢的中间体，可进一步修饰蛋白质形成甲基丙烯酰化修饰，这一过程与Leigh氏综合征等神经疾病密切相关。而巴豆酸作为常见短链脂肪酸，则通过巴豆酰辅酶A介导蛋白质巴豆酰化修饰。然而，由于质谱分析中端烯与内烯结构的高度相似性，其选择性鉴定长期以来面临技术瓶颈，严重制约了相关生物功能的研究。

    针对这一难题，研究团队发展了一种基于“双重化学效应”的创新策略，通过构建新型光催化硫代-迈克尔加成反应体系，利用苯硫自由基对C=C键β碳的立体选择性进攻和自由基中间体稳定性差异，在内烯共存条件下实现了端烯结构的特异性标记、分离富集与质谱分析。研究团队将该策略成功应用于蛋白质α,β-不饱和酮结构异构体翻译后修饰的精准鉴定，在组蛋白、核蛋白和全蛋白组水平鉴定出数十个此前未报道的甲基丙烯酰化修饰蛋白与位点，为深入探索这类新型表观遗传修饰的生物学功能提供了关键工具与新靶点。

    该论文的共同第一作者为武汉大学高等研究院高铭和万琼琼，陈素明为论文独立通讯作者，武汉大学为论文的唯一署名单位。该研究得到了国家科技重大专项、国家自然科学基金等项目经费的支持。