一种用于蛋白质样品前处理并进行质谱分析化学表面活性剂或洗涤剂，在这张图中，紫外线用于化学键断裂

　　“生物体中大约三分之一的蛋白质组是膜蛋白，”在威斯康星大学医学与公共卫生学院工作的葛瑛解释说，“它们在许多生物过程中发挥着重要作用，约占细胞中已知‘可用药’靶点的三分之二”。

　　此外，由于蛋白质衰老、疾病甚至治疗等因素而发生变化，它们可以为疾病或病症发展的过程提供线索，从而进一步深入了解分子水平上发生的变化。

　　目前，科学家开发了多种用于研究蛋白质的方法，例如质谱技术已经发展到研究人员可以准确测量蛋白质的分子量、揭示蛋白质序列及其修饰细节等，这些都有助于新型药物的设计和探索。

　　但在传统蛋白前处理过程中，科学家必须使用表面活性剂或洗涤剂将蛋白质从细胞或组织样品中提取到水溶液中。然而，传统的表面活性剂会干扰蛋白质的质谱分析，因为表面活性剂所产生的信号覆盖了质谱仪中蛋白质的信号。为此，葛瑛的团队寻找到一种能满足三个关键标准的药剂：1. 它必须是水溶性的，并且能迅速降解；2. 它是一种强表面活性剂；3. 它需要与整体蛋白质质谱分析兼容，不覆盖蛋白质信号。

　　为了从细胞和组织中提取膜蛋白进行分析，葛瑛和她的同事，本文第一作者Kyle Brown，博士后研究员Tania Guardado和化学教授金松(Song Jin)，设计并筛选了大量化合物 并确定了一种 “可光裂解”的Azo合成型阴离子偶氮化合物表面活性剂——4-己基苯磺酸盐。

光裂解的阴离子表面活性剂——Azo表征 (From Figure 1, Nature Methods)

　　葛瑛指出，Azo表面活性剂的功能与常规的表面活性剂（SDS）非常相似，只是在常规表面活性剂分子中加入了一种可以通过紫外线照射而断裂的化学键。在进行质谱分析前，科学家们通过将这种化学键暴露于紫外光下，促使偶氮键断裂，仅留下蛋白质分子，从而消除传统表面活性剂造成的超灵敏分析干扰。

光裂解Azo用于‘自上而下’膜蛋白组学研究 (From Figure 2, Nature Methods)

　　“使用Azo能够实现整体蛋白质有效的质谱分析，并这种物质的使用开辟了研究膜蛋白质的新机遇，这类蛋白以前是无法轻松研究的。” 葛瑛表示，“经Azo处理的“自上而下”蛋白质组学可使膜蛋白溶解，同时能经过全面表征翻译后修饰，这显着提升了整体蛋白质'自上而下'的质谱分析能力，它可以鸟瞰同一基因的多种蛋白质序列及其修饰细节。这些信息的获得对于理解生物系统和破译疾病机制以及确定关键诊断标志物和新的治疗目标至关重要。”

　　这是第一次将这种具有光分裂化学键的工程化分子用于整个蛋白质分析。值得注意的是，Azo易于合成，可作为常规表面活性剂（SDS）的替代品，同时，Azo-PAGE可完全替代SDS-PAGE（聚丙烯酰氨凝胶电泳）。最后，葛瑛说到：“Azo是SDS具有可光裂解键的类似物，在这项持续6年的项目中，我们合成和筛选了多种含有可裂解化学键的SDS类似物，Azo是唯一具有这种可裂解化学键，同时兼容‘自上而下’整体蛋白质质谱分析的表面活性剂化合物。”

　　文章来源：Brown KA, Chen B, Guardado-Alvarez TM, Lin Z, Hwang L, Ayaz-Guner S, Jin S and Ge Y. A photocleavable surfactant for top-down proteomics. Nature Methods. 2019.　　   https://doi.org/10.1038/s41592-019-0391-1
   https://www.nature.com/articles/s41592-019-0391-1

　　据悉，《Nature Methods》隶属于《Naure》旗下子刊，成立于2010年，主要发表基本生命科学研究技术的新方法并对生命科学中久经考验的基础研究技术进行重大改进等内容。根据SCI统计，《Nature Methods》2年影响因子为26.919，5年影响因子为41.934，位列生命科学领域期刊前排。

　　作为生命科学领域质谱类仪器供应商，布鲁克研制的质谱广泛用于各大高校、实验室等科研单位。葛瑛教授所在实验室也不例外，同样配备了布鲁克生产的maXis II ETD Q-TOF质谱与solariX 磁共振质谱。在本项研究中，葛瑛副教授团队使用maXis II ETD Q-TOF质谱对心脏组织样品进行分析，使用solariX 磁共振质谱对Azo样品进行质谱兼容性比对。

使用solariX 磁共振质谱对Azo与常用表面活性剂的质谱兼容性进行比较