受蛋白質(zhì)組學(xué)啟發(fā)，E. E. Carlson教授和B. F. Cravatt教授在2007年構(gòu)建了第一套用于代謝物分析的化學(xué)選擇性探針，以提高各類(lèi)代謝物的檢測(cè)靈敏度。該探針的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將固相基質(zhì)和裂解位點(diǎn)引入到探針結(jié)構(gòu)中，在代謝物標(biāo)記完成后在特定條件實(shí)現(xiàn)標(biāo)記產(chǎn)物的釋放。 經(jīng)過(guò)研究者們多年努力，雖然化學(xué)選擇性探針已在代謝組深度分析方面表現(xiàn)了出巨大潛力，但相關(guān)探針存在制備繁瑣費(fèi)時(shí)、成本高、標(biāo)記時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，制約了化學(xué)選擇性探針在高通量和常規(guī)分析中的應(yīng)用。
武漢大學(xué)馮鈺锜教授團(tuán)隊(duì)在課題組前期整體柱微萃取和化學(xué)標(biāo)記的研究工作的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種基于整體材料上硼酸酯反應(yīng)的快速高效的化學(xué)選擇性標(biāo)記策略。 在該工作中，作者分別設(shè)計(jì)了用于固定探針?lè)肿拥谋砻婧许樖蕉u基的整體材料以及兩端分別含有硼酸基團(tuán)和氨基反應(yīng)基團(tuán)的探針?lè)肿印Ｌ结樂(lè)肿拥呐鹚峄鶊F(tuán)與整體材料的順式二羥基通過(guò)pH快速響應(yīng)的硼酸酯反應(yīng)進(jìn)行固定與釋放。探針另一端的氨基反應(yīng)基團(tuán)用于標(biāo)記羧基代謝物。受益于豐富的反應(yīng)位點(diǎn)和整體材料獨(dú)特的孔道結(jié)構(gòu)，探針與代謝物的標(biāo)記時(shí)間僅為10 min。 此外，具有天然同位素豐度的硼元素標(biāo)簽允許質(zhì)譜快速識(shí)別標(biāo)記代謝物，在提高樣品利用率的同時(shí)，既避免了色譜分離過(guò)程中的同位素效應(yīng)也無(wú)需使用昂貴的同位素試劑。 作者設(shè)計(jì)的探針結(jié)構(gòu)不局限于羧基代謝物的標(biāo)記。通過(guò)改變探針末端的標(biāo)記反應(yīng)基團(tuán)，如琥珀酰亞胺基團(tuán)、馬來(lái)酰亞胺基團(tuán)等，可以拓展至氨基、巰基等其它類(lèi)型的代謝物分析中。但需要注意的是，此探針設(shè)計(jì)策略不適合于酸性條件下的標(biāo)記反應(yīng)。 作者將所制備的探針成功用于酵母細(xì)胞、血清和糞便樣本中羧基代謝物分析，與非標(biāo)記的液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用的方法相比，靈敏度提高了約兩個(gè)數(shù)量級(jí)。 論文信息 Rapid and Economical Chemoselective Metabolomics Using Boronate Ester Formation on a Monolithic Substrate Xiangyu Wang, Peirong Bai, Ziying Li, Quan-Fei Zhu, Zhenwei Wei, Yu-Qi Feng Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202208138
