分析化学教授彼得·b·奥康纳,沃里克大学分析科学中心(wca),英国华威大学化学系
彼得和他的团队的工作与其他研究小组合作,证明的有效性更高规格的傅里叶变换离子回旋共振质谱(FTICR)在特定的应用程序。在这里,他探讨了他目前在各种各样的项目。他触及了质谱的适应性,使研究人员可以研究癌症、神经系统疾病、石油、和生物制药。
问:你是如何在这一领域的研究工作?
答:一旦我完成了我的本科学位我继续做我的博士,虽然我原计划专注于计算模型,一旦我得到了大学并没有真正吸引我。所以我游荡试图找到一些感兴趣的其他领域,并最终闯入了一个实验室的弗雷德McLafferty(美国化学家著称的工作在质谱)是谁做的非常相似的研究我们现在仍在做尽管更多的初步状态在这一点上,我必须了解质谱,真的爱上了,这些年来坚持它。它最初激发了我的兴趣在90年代早期大约25年前。
问:你能触摸你在癌症研究领域的工作吗?
答:我不会考虑自己癌症研究专家,但我的同事彼得·萨德勒合著者之一我们的最新论文抗癌metallodrugs工作。其中最著名的是顺铂这可能是最开的抗癌药物。
顺铂作为一种模板彼得的大部分作品,除了他改变了金属和配体药物——这,当然,完全改变了分子的化学。目标是找到更有效的抗癌药物,增强targetability,或者,在这种情况下,团队想找到一个photo-activatable的抗癌药物,这样他们可以用一种惰性药物剂量一个人在相当高的浓度,然后激活分子与蓝光在癌症是特定的目标网站上专门的位置。
这种策略就意味着有可能阻止破坏健康的细胞通过控制定位的光,这是一个有趣的概念,彼得提出。我的个人兴趣是针对photo-activatable抗癌药物,在弄清楚这些药物在做什么当他们成为激活。当你把这种类型的药物生物系统,实际上他们如何杀死细胞,他们实际上在做什么呢?这是一个非常有趣的问题,因为它是一个质谱分析的问题。这也是一个蛋白质组学问题,因为大部分的药物与蛋白质的相互作用是细胞。
我们开始与顺铂和发现的方法来检测蛋白质的修改网站在顺铂,现在我们扩展其他metallodrugs不少。然后我们进行液相色谱结合质谱和串联质谱——所以分裂质谱分析。我们使用这种方法来识别蛋白质和修改的地方。与传统的蛋白质组学方法,如果你这样做你就可以找到一些,但所有的修改与药物有一个非常奇怪的同位素模式因为金属有非常奇怪的同位素模式和在中间有一个金属药物。所以我们必须找到一个方法来自动突出显示所有的山峰,金属。我们可以构建一个脚本,检查同位素模式和仅能识别的山峰有金属和我们可以关注那些执行更广泛的质谱。它是一个蛋白质组学的挑战,所以你有一个可怕的米什饲料的蛋白质和多肽,像往常一样。这些也是人类细胞系所以他们非常复杂——他们不是简单的酵母细胞为例。然后让如此广泛的金属同位素分布是相当具有挑战性的发现,往往陷入困境的很多蛋白质组学方法现在很好建立。因此,尽管我们有开发工具,高分辨率的FTICR女士是非常有用的,虽然可能不是严格必需的在所有的情况下。 Inevitably in biological systems you end up with overlapping isotope distributions and then that very high resolution becomes critical. So some of this could have been done with other proteomic set ups, but the FTICR is clearly going to be the best approach.
问:什么是FTICR质谱的好处,它特别适合应用程序是什么?
答:FTICR迄今为止的最大优势,就是它有更高的分辨率比任何其他类型的质谱仪。大约10倍比最接近的竞争对手orbitrap。高分辨率是非常有用的,尤其是当你有特别复杂的样本。最大的一个领域,研究人员在这个领域工作,虽然我自己不工作,是石油。石油是一个糟糕透顶的复杂混合物,成千上万的组件,所有低分子量,所以他们会给你巨大的信号,你可能有成百上千的各个山峰在每一个道尔顿频谱间距,所以它变得很复杂。另一个领域,我们正在努力不少是合成聚合物,特别是嵌段共聚物组合混乱的频谱分布是常见的因为你有标签在一个嵌段共聚物的聚合物,所以他们得到,而异构。更高级的质谱仪的光谱是必要的。
石油和聚合物可以是不太适合色谱分离或者他们可以为色谱分离太复杂所以你需要能够同时处理许多不同的组件在光谱,所以你绝对需要解决。蛋白质组学是非常相似的。在这种情况下,在许多情况下,我们首先消化细胞中的蛋白质肽和工作。我们称之为自下而上的蛋白质组学方法,但这意味着你也许成千上万的蛋白质变成了数以百万计的肽或至少成千上万的肽。然后你必须分离混合物和处理它。现在肽是非常适合色谱法,因此他们通常分开做得很好。所以你没有特别复杂的样品,但如果你有一个很好的色谱设置你可以分离混合物倒入说1000或2000分数,如果你有100000年或一百万年违规这意味着你有相当多的组件在任何特定的时间出来,你仍然需要高分辨率能够处理样品的复杂性。蛋白质组学的方法是尝试运行实验,利用高性能的选择和串联质谱仪的质量规范。他们必须运行质谱仪真的非常快,尽量选择尽可能多的山峰在每一个时间片为了片段序列信息。这种方法确实有效,而且我们这么做,但我们有优势的高分辨率意味着我们可以在同一时间分开。这可以帮助我们处理这些数据。 Then there's all the other elements such as glycomics and genomics that are also amenable to this high-performance mass spectrometry in different contexts.
问:你的团队的使命是“开发新FTICR质谱分析仪器与独特的功能。”Could you elaborate on this?
答:发展是我们所做的。我们致力于发展先进FTICR质谱,更具体地说,我们开发新工具使用高分辨率FTICR的能力。
我正在致力于构建一个web应用程序,我打算用来教人们如何计算同位素分布。同位素分布不是很复杂,但是它真的很重要,让他们正确的如果你要比较真实的数据。很多web应用程序你找到做一些非常简单的假设往往是好,但有时会造成问题。我们必须计算所有金属同位素分布,并不总是那么容易。我们也从事分裂分子的不同方式。在质谱仪你通常会测量你的质谱肽的山峰。你会选择一个高峰使用的电压和波形的质谱仪,粉碎它使用串联质谱碎片方法然后测量质量,您已经创建了——这可能会让你得到一些肽的结构信息。这种方法通常使部分(或有时全)肽的序列。所以有很多的技巧来使用串联质谱测序。
如何打破分子?大多数时候,我们碰撞与背景气体和把它们完全由碰撞。我们也在做照片离解涉及破坏分子紫外和红外光线,我们还用电子做反应。有6个不同类型的反应可以执行与电子,导致分子以不同的方式打破。每个反应往往会导致不同的信息,所以当你将这些反应的几个结合在一起可以得到一个非常完整的序列信息是非常有用的。我们已经开发了一种新的分散技术,称为二维质谱,这是非常令人兴奋的。我们现在已经有一些论文,我们要提交三个或四个。
二维质谱技术。概念和方法的工作早在80年代末,但它需要太多的计算能力的时候,我们需要现代计算机能够开始成功地处理数据。当涉及到二维质谱,你可能有一个谱,相当于200 Gb的数据,一般的计算机无法处理,它需要集群计算机,住在大学。这种增强计算能力使我们能够把它分解成一种我们可以使用的格式。技术最终使我们能够使用这个方法虽然已经坐在那里近30年来文献中!它允许我们片段的分子。
在二维质谱你不必分离分子。你做的是调节所有的分子的破碎区和你基本上代码每个前体离子与自己的调制频率,因为这是来回拖动碎片区片段最终携带相同的调制频率前驱。这意味着您可以所有的分子片段同时没有做任何分解动作,它大大加速整个过程因为你没有去做,你就一起做他们所有人。速度起来,它也给你更详细的信息,因为不可避免的发生与复杂的样品你可以片段第一5或10,然后运行时间能够做下这基本上是一个更快的方法整个实验。它会给我们更多的信息结构和分子复杂的混合物。这是一个正在进行的开发项目虽然敬请期待一个我猜!
问:你目前在什么项目?
答:二维质谱;这是一个很大的开发项目为我们前进,我们努力在几乎每一个大道,我们可以应用它。我们最近有两个科学论文承认轮廓技术及其使用整个蛋白质的分析,而不是小肽的分析,您通常创建通过消化蛋白质,自上而下的蛋白质组学。当然,我们在使用它的蛋白质组学、聚合物和我们也取得良好进展为作者使用二维的质谱分析。有一些特别有趣的应用领域。
第一个项目是在北京一所医学院合作。研究人员蝎毒和蝎毒提取物,他们使用有特定的抗凝血剂来活动。这个想法是试图找出是什么结构的这些负责的蝎毒提取物的抗凝血剂来活动。事实证明,大部分的分子中提取的蛋白质,不是很大的,非常小,在10000道尔顿,但是他们真的紧绑在与许多二硫化物键球,大概,这样他们会生存下去当他们在环境和在这个构象阻止他们立即被蛋白酶切和允许他们保持稳定。但是,首先,你需要试着找出这些分子是什么。蝎子不是测序所以我们没有序列数据库搜索与我们有他们的新创”,仅使用质谱数据——这是更加困难。我们也必须试着弄清楚那些二硫键,你倾向于争夺二硫键在哪里(如果你甚至保持信息)这是一个挑战,试图找出这些毒液和它们是如何工作的。这是一个有趣的项目目前取得了一些不错的进展。
我们也在研究分析淀粉样斑块的阿尔茨海默氏症病人,特别是试图找出影响金属颗粒对阿尔茨海默氏症。已经有很多讨论铝和铁饮食中或从环境污染和你接这可能如何影响阿尔茨海默氏症。我有一个工作的合作者,我们的项目的一部分是试图找出修改我们看到阿尔茨海默病的蛋白质,淀粉样β蛋白,这些金属纳米颗粒的函数。他们还然后去同步加速器,试图找出什么金属的化学状态在特定的纳米颗粒。它实际上是一个金属还是必然会别的吗?这是一个有趣的问题,可以从许多不同的方向技术以及在医学方面。
我们也有一个大项目上抗体。这是一个合作项目的生物制药公司,生产和使用很多不同的抗体。他们非常感兴趣的所有功能的转录后修饰。如果这些抗体被用于制药生产他们想要确保抗体保持稳定随着时间的推移,他们不创造一些副反应,然后用药物的活动会导致问题。因此,有很多的工作目前主要集中在转录后修饰的抗体。
彼得·b·奥康纳说,劳拉·伊丽莎白·兰斯顿,科普作家技术网络。188金宝搏备用
