近日，中央民族大學生命與環境科學學院（質譜成像與代謝組學國家民委重點實驗室）王曉東教授團隊在MALDI-MSI蛋白質原位檢測及成像表征新型基質研究領域取得了又一重要進展。相關研究成果以“A Caffeic Acid Matrix Improves In Situ Detection and Imaging of Proteins with High Molecular Weight Close to 200,000 Da in Tissues by Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometry Imaging”為題，發表在分析化學頂級期刊《Analytical Chemistry》（Nature Index收錄）上，該研究論文同時被遴選為期刊封面文章。中央民族大學為該論文第一作者單位及唯一通訊單位。論文在線鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.0c05480。
近年來，基質輔助激光解析電離質譜成像（MALDI-MSI）作為一種較為成熟的分子影像技術已被廣泛應用諸多領域（如基礎醫學、藥學、動物學、植物學、食品安全和環境科學等）生物內/外源性分子成像表征研究。該技術因其具有無需復雜樣品前處理，無需特異性標記，可同時原位表征成百上千種分子等優勢特點，越來越多地受到研究者關注；該技術的發展與完善進一步推動了原位代謝組學、原位脂質組學、原位糖組學、原位蛋白質組學研究進展。該技術的成功應用極度依賴于基質的準確選擇，合適的基質可將激光能量有效傳遞給組織表面待測分子，從而實現其高效離子化效能，最終保證高質量的質譜成像結果。盡管許多基質已被廣泛應用于諸多生物樣本各類分子的原位檢測，但對于動/植物樣本的高分子量（HMW）蛋白質原位表征適用性方面仍存在明顯不足；截至目前，基于現有基質的MALDI-MSI分子量檢測極限通常小于30,000 Da，對生物體內分子量高于30,000 Da的眾多蛋白質并不兼容。因此，篩選發現適用于HMW蛋白質成像表征的新型基質對于進一步拓展MALDI-MSI的應用范圍具有極其重要的意義。
王曉東教授團隊通過系統研究發現咖啡酸（caffeic acid, CA）作為一種綠色、無毒有機酸基質可顯著增強MALDI-MSI對生物組織樣本中HMW蛋白質的原位檢測及成像表征性能。研究表明：該基質具有離子化效率高、微米級結晶尺寸、共結晶形態均一性好、化學穩定性強、線性動態范圍寬等特點，且同時適用于動/植物組織樣本表面HMW蛋白質的檢測及成像。研究結果顯示基于CA基質MALDI-MSI對動/植物組織樣本蛋白質的原位檢測質量上限高達~200,000 Da，遠高于目前常用的蛋白質檢測基質芥子酸（sinapinic acid, SA）和阿魏酸（ferulic acid, FA）。研究團隊利用該基質分別對小鼠腦、馬檳榔種子和萌發大豆種子組織成功進行了HMW蛋白質原位檢測與成像研究，極大拓展了MALDI-MSI技術在原位蛋白質組學研究中的應用范圍。值得注意的是，該研究首次從眾多HMW蛋白質離子信號中成功鑒定出小鼠腦kinesin-like蛋白（KIF1A）、馬檳榔甜蛋白II（mabilin-2）和馬檳榔甜蛋白IV（mabilin-4）、β-伴大豆球蛋白（β-conglycinin）三聚體（αα′β），充分證實了利用CA在組織上原位研究HMW蛋白質及蛋白質復合體組織空間分布的可行性及潛在價值。這項研究表明CA有潛力成為一種標準有機酸MALDI基質廣泛用于增強動/植物組織中HMW蛋白質MSI分子成像，拓展人們對于HMW蛋白質組織空間分布形式的系統認識。
該項研究工作得到國家自然科學基金（31770384、21605164）、中央民族大學雙一流學科建設項目（Yldxxk201819）、國家民委中青年英才培養計劃項目（10301-0190040110）等資助。學院2020級博士研究生劉海強、2018級碩士研究生韓曼曼和李金銘為該論文的共同第一作者，這也是學院第一次在分析化學頂級期刊《Analytical Chemistry》上發表封面文章。
王曉東教授是2015年我校引進的海外優秀人才，2018年入選國家民委中青年英才培養計劃，博士生導師。主要從事質譜成像、蛋白質組學、代謝組學技術研發與應用工作。
日期：2021-08-26
近年來，基質輔助激光解析電離質譜成像（MALDI-MSI）作為一種較為成熟的分子影像技術已被廣泛應用諸多領域（如基礎醫學、藥學、動物學、植物學、食品安全和環境科學等）生物內/外源性分子成像表征研究。該技術因其具有無需復雜樣品前處理，無需特異性標記，可同時原位表征成百上千種分子等優勢特點，越來越多地受到研究者關注；該技術的發展與完善進一步推動了原位代謝組學、原位脂質組學、原位糖組學、原位蛋白質組學研究進展。該技術的成功應用極度依賴于基質的準確選擇，合適的基質可將激光能量有效傳遞給組織表面待測分子，從而實現其高效離子化效能，最終保證高質量的質譜成像結果。盡管許多基質已被廣泛應用于諸多生物樣本各類分子的原位檢測，但對于動/植物樣本的高分子量（HMW）蛋白質原位表征適用性方面仍存在明顯不足；截至目前，基于現有基質的MALDI-MSI分子量檢測極限通常小于30,000 Da，對生物體內分子量高于30,000 Da的眾多蛋白質并不兼容。因此，篩選發現適用于HMW蛋白質成像表征的新型基質對于進一步拓展MALDI-MSI的應用范圍具有極其重要的意義。
王曉東教授團隊通過系統研究發現咖啡酸（caffeic acid, CA）作為一種綠色、無毒有機酸基質可顯著增強MALDI-MSI對生物組織樣本中HMW蛋白質的原位檢測及成像表征性能。研究表明：該基質具有離子化效率高、微米級結晶尺寸、共結晶形態均一性好、化學穩定性強、線性動態范圍寬等特點，且同時適用于動/植物組織樣本表面HMW蛋白質的檢測及成像。研究結果顯示基于CA基質MALDI-MSI對動/植物組織樣本蛋白質的原位檢測質量上限高達~200,000 Da，遠高于目前常用的蛋白質檢測基質芥子酸（sinapinic acid, SA）和阿魏酸（ferulic acid, FA）。研究團隊利用該基質分別對小鼠腦、馬檳榔種子和萌發大豆種子組織成功進行了HMW蛋白質原位檢測與成像研究，極大拓展了MALDI-MSI技術在原位蛋白質組學研究中的應用范圍。值得注意的是，該研究首次從眾多HMW蛋白質離子信號中成功鑒定出小鼠腦kinesin-like蛋白（KIF1A）、馬檳榔甜蛋白II（mabilin-2）和馬檳榔甜蛋白IV（mabilin-4）、β-伴大豆球蛋白（β-conglycinin）三聚體（αα′β），充分證實了利用CA在組織上原位研究HMW蛋白質及蛋白質復合體組織空間分布的可行性及潛在價值。這項研究表明CA有潛力成為一種標準有機酸MALDI基質廣泛用于增強動/植物組織中HMW蛋白質MSI分子成像，拓展人們對于HMW蛋白質組織空間分布形式的系統認識。
該項研究工作得到國家自然科學基金（31770384、21605164）、中央民族大學雙一流學科建設項目（Yldxxk201819）、國家民委中青年英才培養計劃項目（10301-0190040110）等資助。學院2020級博士研究生劉海強、2018級碩士研究生韓曼曼和李金銘為該論文的共同第一作者，這也是學院第一次在分析化學頂級期刊《Analytical Chemistry》上發表封面文章。
王曉東教授是2015年我校引進的海外優秀人才，2018年入選國家民委中青年英才培養計劃，博士生導師。主要從事質譜成像、蛋白質組學、代謝組學技術研發與應用工作。
日期：2021-08-26
