今天分享一篇发表在Anal. Chem.上的文章：Composite Multidimensional Ion Mobility-Mass Spectrometry for Improved Differentiation of Stereochemical Modifications，通讯作者是来自南开大学化学学院的李功玉研究员和郑珍教授。

蛋白手性修饰，指的是蛋白骨架上的氨基酸中心碳原子，发生手性翻转，由传统的L-型变成D-型的一种翻译后修饰。越来越多研究报道，多种生物体系中的神经肽和人类疾病相关的生物标志蛋白常发生手性修饰，尽管其形成机制仍缺乏统一的认识。与其他常见的蛋白质翻译后修饰相比，蛋白手性修饰并不改变目标多肽和蛋白质的分子量，因此基于传统的质谱技术无法有效地区分和鉴定蛋白手性修饰。

随着离子淌度谱技术的迅速发展及其与质谱的联用应用，蛋白手性修饰的鉴定得到了有效的增强。然而目前仍缺乏通用的规模化蛋白手性鉴定方法，其中一个重要原因在于，现在市场上的离子淌度质谱仪器的结构分辨率难以识别微小结构变化（大多数手性突变引起的结构变化往往小于1%）。针对此，南开大学李功玉课题组，与邵学广课题组和天津医科大学郑珍课题组合作，整合多种高阶数据处理算法，提出了一种面向蛋白手性结构拆分的新型构象分辨质谱新方法。作者将该方法命名为3M离子淌度质谱策略。

该策略核心在于通过整合多金属螯合放大手性差异、多算法解析手性结构以及多仪器采集手性构象，在不对仪器进行硬件升级改造的前提下，成功实现蛋白手性修饰的总体结构分辨率和定量拆分能力提高5倍以上，实现了双组份和多组分蛋白手性修饰混合物的基线分离和定量分析。该研究首次将连续小波变换（CWT）和高斯拟合（GA）算法整合离子淌度结构质谱技术，并应用至蛋白手性修饰的分离分析中，为微小结构差异混合物的超高分辨率结构解析提供了一种新的选择，是化学测量学领域经典课题的新型解决思路。

为了证明在3M-IM-MS中使用CWT和GA的优势，作者选择了一系列具有不同氨基酸手性反转的神经肽D/L异构体作为示范，这些异构体通过传统IM-MS策略难以实现基线分离。在金属离子增强的手性差异放大的基础上，CWT的引入将分离度由原始的r~0.43提高至r~2.45，分辨能力R~20提高至最终的R~67。

为了解决实验部分中提到的仪器依赖手性效应问题，该课题组构建了一个3M离子淌度质谱手性分离分析新维度。D/L肽异构体之间的结构差异通过特定的金属-肽配位被初步放大。在此基础上，通过在三维空间中对金属结合配合物的碰撞截面积（CCS）进行三维散射，开发了一种兼顾数据可视化和差异放大的新策略。在三维散射图中，观察到TWIMS、DTIMS和TIMS不同仪器测量值之间CCS值的微小差异以及它们的空间分布。为了尽量减少仪器类型依赖产生的变化，该课题组提供了一个综合虚拟实验组，称为“复合”组，即取TWIMS，DTIMS和TIMS的平均结果作为不受仪器种类偏好所干扰的、最具代表性的手性结构信息。

综上，本研究开发了一种更新的手性分析平台3M-IM-MS，用于提高蛋白手性修饰的鉴别。南开大学化学学院2021级博士生许霞为该论文第一作者，李功玉研究员和郑珍教授为本文通讯作者。研究工作获得科技部重点研发计划、中央高校基本科研业务费、国家自然科学基金、海河实验室、美国国立卫生研究院和美国国家科学基金等资助。

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