高通量鉴定磷脂酰胆碱中sn-及C=C位置的脂质组学新方法

磷脂酰胆碱（简称PC）是哺乳动物甘油磷脂中含量最多的一种脂类，在细胞膜构建，信号传导和基因调控等方面发挥着重要的作用。PC的组成及分布异常和生物体中的疾病具有相关性。因此，PC的指纹图谱以及它的代谢通路研究可能为疾病诊断与治疗提供新的方向。PC类脂质由甘油骨架连接两条脂肪酸链和胆碱磷酸头部基团构成。由于脂肪酸的链长、其sn位置、以及脂肪酸链上碳碳双键（C=C）位置具有多样性，导致了PC类脂质分子的可能结构繁多，也给精确结构分析带来挑战。目前的分析方法对于PC sn位置异构体的解析还存在分析灵敏度低、结构解析能力不足、或需对质谱仪器进行改造的多种局限。

最近，清华大学瑕瑜教授（点击查看介绍）课题组利用气相离子自由基碎裂实现了PC中sn位置异构体的独立鉴定与定量。他们巧妙的利用碳酸氢根与胆碱磷酸之间强结合力，在碰撞裂解中实现C-N均裂，生成自由基中间体。此自由基引导的碎裂形成了只和sn-1位置相关的 “sn-1 fragment”。该方法对PC标准品混合物中的sn位置异构体的定量结果与酶解法（PLA₂）具有很高的一致性。另外，他们利用特异于胆碱磷酸头部基团的中性丢失扫描实现复杂生物样品中PC的高灵敏检测和定量，检测线在10 pM左右。近些年瑕瑜教授课题组发展的Paternò-Büchi（简称PB）反应已经实现了和鸟枪法及液相色谱-质谱联用，可对多种脂类中的C=C位置及其异构体进行鉴定，为脂质精细结构分析提供了有力支撑 ^[1-3]。由于碳酸氢铵可以作为缓冲溶液引入液相色谱流动相中，因此该质谱方法可以与液相色谱、在线 PB 反应、串联质谱分析耦合，实现复杂生物样品中PC的高通量的精细结构解析。以牛肝脏脂质提取物中PC的分析结果为例，共鉴定了82个PC分子，其中包含19对sn位置异构体。他们进而将该分析平台应用到临床样品的检测中，在乳腺癌疾病组织和正常组织共鉴定的80个PC分子中，其中5对sn位置异构体表现出显著性差异。该结果表明PC的sn位置异构体具有成为生物诊断标志物的潜力。

综上，瑕瑜教授课题组发展了一种新型气相自由基碎裂来对磷脂酰胆碱脂类的精细结构进行解析，建立了高通量、高灵敏、高结构解析度的脂质分析平台。这一成果近期发表在Chemical Science上，文章的第一作者是清华大学博士生赵雪。

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A lipidomic workflow capable of resolving sn- and C=C location isomers of phosphatidylcholines

Xue Zhao, Wenpeng Zhang, Donghui Zhang, Xinwei Liu, Wenbo Cao, Qinhua Chen, Zheng Ouyang, Yu Xia

Chem. Sci., 2019, DOI: 10.1039/C9SC03521D

导师介绍

瑕瑜

https://www.x-mol.com/university/faculty/49795

参考文献：

1. X. Ma and Y. Xia, Angew. Chem. Int. Ed., 2014, 53, 2592-2596.

2. X. Ma, L. Chong, R. Tian, R. Shi, T. Y. Hu, Z. Ouyang and Y. Xia, Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 2016, 113, 2573-2578.

3. W. Zhang, D. Zhang, Q. Chen, J. Wu, Z. Ouyang and Y. Xia, Nat. Commun., 2019, 10, 79.