作为生物体的重要组成部分和生命活动的基础物质,蛋白质几乎参与了所有的生命活动,如生物体内的代谢过程、催化作用、免疫反应、物质转运、信息传递等,这些过程大都涉及蛋白质-小分子相互作用。目前为止,已研究的与蛋白质相互作用的配体包含药物活性组分、食品添加剂、表面活性剂、有机染料、金属离子等,而由于缺乏有效的研究手段代谢物-蛋白质相互作用迄今为止没有被系统的研究[1]。近年来随着质谱技术的不断发展,高分辨质谱逐渐成为表征蛋白质-小分子相互作用体系不可或缺的手段。特别是新兴的结构质谱技术能够在等效于天然溶液状态的情况下将非共价结合的蛋白质复合物从液相转变为气相进行测定[2]。故本研究依托高分辨质谱LTQ-Orbitrap,采用直接表征的结构质谱技术以及分开表征的间接质谱法两种不同的技术路线,初步构建相互补充、相互印证的体外表征代谢物-蛋白质相互作用研究平台。研究了以脯氨酸羟化酶、肌红蛋白为目标蛋白的蛋白质-代谢物互作体系,并探究了溶液体系、p H对于蛋白质活性的影响。初步结果显示,脯氨酸羟化酶能够和与α-羟基戊二酸结构类似的亚牛磺酸、苹果酸具有特异性相互作用。与生理条件(p H 7)相比较,在酸性p H条件下,肌红蛋白的天然构象发生改变而具有不同的带电形式,非共价结合在肌红蛋白内的辅基血红素脱落从而形成去辅基肌红蛋白。在p H 3左右肌红蛋白均去折叠失活仅以去辅基肌红蛋白形式存在。实验中发现,结构质谱法虽然对于所研究的目标蛋白并没有理论上的限制,但蛋白质复杂的同位素形式以及超出一定范围(大于40kd)的分子量,对于数据分析提出较大挑战。
国内水源污染严重,华北平原地下水中挥发性有机物（VOCs）检出率为24.62%,其中浅层地下水26种VOCs检出率高达29.40%[1]。国内多次报道大型城市空气污染状况,目前确定,VOCs为只要的污染物质之一。受检测方法限制,目前难以实现水质、空气质量的全面监控,膜进样质谱无需样品前处理,可以直接进样分析水中、空气中VOCs[2],与微型化质谱联用能够实现VOCs现场快速分析[3],该仪器有望实现VOCs连续监控。在便携式质谱内部设计了螺旋膜快速富集装置,结合自行研制的基于真空紫外（VUV）灯软电离的便携式飞行时间质谱（TOFMS）快速检测水中VOCs。将50 cm PDMS管状膜成螺旋结构缠绕在电离源内,膜两端与金属管密封连接,采用蠕动泵进样,样品在膜表面渗透进入电离源。便携式TOFMS采用垂直加速反射器设计,分辨率为1000,仪器结构见图1。该仪器分析水中苯、甲苯、二甲苯、氯苯,螺旋结构下信号强度比直管型膜分别提升了4.0、5.24、5.18、4.79倍。通过电离区气压、进样流速等试验条件的优化,苯、甲苯、二甲苯、氯苯定量限达到0.2 ppb,线性范围三个数量级,RSD为5%。将该质谱用于水中消毒副产物分析发现水中氯仿的含量在10μg/L左右。该仪器直接用于监测EPA中TO-14,TO-15方法中的标准气体,除了同分异构体化合物的峰重叠,标准气体中的化合物仅有响应,直接测量的线性灵敏度高达1 ppb。
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