分享一篇发表在Analytical Chemistry上的文章CHRISTMAS: Chiral Pair Isobaric Labeling Strategy for Multiplexed Absolute Quantitation of Enantiomeric Amino Acids，通讯作者是来自威斯康星大学麦迪逊分校的李灵军教授，她的研究方向主要是质谱技术的开发及其在蛋白质组学、神经肽分析、质谱成像等方向的应用。
多细胞生物主要含有L-氨基酸(L-AA)，但上个世纪中期就已经发现D-AA存在于细菌、植物和高等生物中。例如已有研究表明D-Ser等多种D型氨基酸能在人脑中被检测到，并与阿尔兹海默症(AD)等神经退行性疾病有关，因此对映体水平上的手性氨基酸分离和定量具有重要意义。相比于通过手性柱或流动相添加剂的直接分析相比，手性衍生化策略对于对映体代谢物分析具有更高的灵敏度和有效性。由于一些手性衍生化试剂同时具有R和S构型，作者假设它们可以串联使用，倘若一种手性分析物难以获得或成本很高，则理论上可以通过使用不同构型的手性试剂生成替代对映体进行分析。基于MS2定量的同量异位标签(Isobaric)如iTRAQ、TMT等已被广泛用于多重定量分析，但由于手性中心距离反应位点太远，它们并不适合手性分析物的定量。
李灵军教授课题组开发的N, N-二甲基-L-亮氨酸isobaric标签(DiLeu)已被广泛用于蛋白质组学和代谢组学分析，其结构简单、易于合成且具有成本效益，因此本文作者尝试将L-DiLeu和D-DiLeu用于D-AA的定量研究中。作者首先测试了唯一市售的手性isobaric试剂TMTpro及L-DiLeu试剂，用于标记具有代表性的四种氨基酸混合物L-Leu、D-Leu、L-Ile和D-Ile，发现色谱分离过程中TMTpro标记只出现两个峰，而L-DiLeu标记产生了4个分离良好的峰。作者推测这可能是由于L-DiLeu试剂结构紧凑，标记后两个更接近的手性中心可能会产生更明显的结构差异，有利于色谱分离。由于D-AA标准品成本高且可用性有限，作者设计了D-DiLeu。考虑到D-DiLeu标记的L-AA和L-DiLeu标记的D-AA互为对映异构体，它们应该在非手性环境中保留相同的理化性质，这就绕过了对D-AA标准品的要求。随后，作者使用115/116/117/118四重isobaric DiLeu试剂对小鼠脑组织提取的氨基酸进行标记，115~117三个通道使用L-DiLeu进行标记，而118通道使用L/D-DiLeu对L-AA标准品进行标记作为内标，从而可以对L和D型氨基酸分析物进行绝对定量。
作者通过较详尽的基准实验证实了手性配对策略的有效性和定量的准确性，并纳入离子淌度质谱和碰撞截面匹配技术进行信号增强，最终将完整工作流用于AD小鼠大脑皮层提取物的L/D-AA分析，成功实现了5种D-AA和所有L-AA的绝对定量，并可将定量结果用于AD小鼠的分类。
总的来说，作者首次报导了单步isobaric手性配对标记方法，允许同时对AA对映体进行分离和高通量绝对定量，该方法具有合成简单、成本效益高等特点，有助于揭示D-AA的生物学功能，且有望进一步用于手性分子的定量分析。本文作者：WFZ
责任编辑：WFZ
原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c03847
文章引用：DOI：10.1021/acs.analchem.3c03847
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