[发明专利]一种原位酶解-直接质谱分析系统及分析方法

说明书

本发明属于蛋白质分子检测技术领域，尤其涉及一种原位酶解‑直接质谱分析系统及分析方法。其中，原位酶解‑直接质谱分析系统包括微酶解池和质谱仪及接口等，所述酶解池包括相互连通的柱状部和毛细管状部；所述柱状部内填充有蛋白酶和蛋白质样品分子，所述蛋白酶用于酶解蛋白质样品分子；所述柱状部内表面涂设有吸附材料，所述吸附材料用于捕获酶解后的多肽片段；所述毛细管状部的末端通过喷雾结构与质谱进样口对接，所述喷雾结构用于离子化化酶解后的多肽片段，以供质谱分析装置直接进行质谱分析。本发明可用于对牛奶等食品及生物组织介质中蛋白质分子的快速鉴定。

技术领域

本发明属于蛋白质分子检测技术领域，尤其涉及一种原位酶解-直接质谱分析系统及分析方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，蛋白质的分析技术主要是“自上而下”(top-down)和“自下而上”(bottom-up)两种策略。其中应用最广泛的是“自下而上”的技术路线，通过蛋白质的酶解，蛋白质分子被消解为多肽，然后利用质谱对多肽进行质谱分析。为了保证分析的灵敏度和质谱系统的不被盐或者表面活性剂等污染，蛋白质的纯化以及酶解液体系的净化步骤必不可少。典型的蛋白质消解策略中包含蛋白质变性、还原烷基化和酶解。蛋白质变性过程通过将蛋白质溶液在离液剂(尿素和胍)升温实现。对于半胱氨酸残基之间含有二硫键的蛋白质，需要采用二硫苏糖醇首先进行半胱氨酸残基上巯基部分的还原，然后对于自由的半胱氨酸残基上的巯基利用碘乙酸或者碘乙酰胺进行烷基化。这些过程能够使得酶能够更好的切断蛋白质，形成肽段。胰蛋白酶是蛋白质水解最常用的酶。胰蛋白酶可以特征性的切断碱性氨基酸(赖氨酸和精氨酸)的C-端。蛋白质的酶解对于蛋白质的鉴定、表征和定量是必不可少的过程，其前处理过程是其中最耗时耗力的步骤。常规的溶液内消解存在一些伴随的问题，如酶自溶和酶解后的多肽粘到容器表面等问题。近年来，“自下而上”的蛋白质组学的分析方法逐步由溶液内酶解向原位酶解策略和加速酶解的方向发展。

从溶液内酶解方式转移到原位酶解需要解决诸多技术挑战。在一个小型化的酶解体系里面，样品操作方法需要去精准控制以转移极小体积的样品。另外，由于样品的体积很小，溶剂的蒸发会严重的影响消解的过程和效率，消解的时间非常有限。此外，微(纳)升体积的样品量限制了系统不能进行搅拌和涡旋，因此，发明人发现，蛋白质分子和酶在反应液滴里面仅仅能通过化学扩散来发生作用，这样就极大地限制了反应的速度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种原位酶解-直接质谱分析系统及分析方法，其在酶解过程中，不需要采用涡旋、超声或者搅拌等方式进行加速，就具有良好的酶解效率。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面提供一种原位酶解-直接质谱分析系统。

一种原位酶解-直接质谱分析系统，包括：

呈布什漏斗状的酶解池，所述酶解池包括相互连通的柱状部和毛细管状部；

所述柱状部内填充有蛋白酶和蛋白质样品分子，所述蛋白酶用于酶解蛋白质样品分子；所述柱状部内表面涂设有吸附材料，所述吸附材料用于捕获酶解后的多肽片段；

所述毛细管状部的末端通过喷雾结构与质谱进样口对接，所述喷雾结构用于雾化酶解后的多肽片段，以供质谱分析装置直接进行质谱分析。

本发明的第二个方面提供一种原位酶解-直接质谱分析系统的分析方法。

一种原位酶解-直接质谱分析系统的质谱分析方法，包括：

向柱状部内加入包含蛋白质样品分子的液体及蛋白酶，对蛋白质在系统内进行前处理，增强蛋白质酶活性；

利用前处理后的蛋白酶来酶解蛋白质样品分子，蛋白质样品分子酶解后，由涂设在柱状部内表面的吸附材料捕获酶解后的多肽片段；