化學同位素標記的分子內H-D遷移結合LC-MS用于代謝物的定性分析

     氫-氘交換 (hydrogen-deuterium exchange, HDX) 是一種氫原子被氘原子取代的化學反應。HDX結合LC-MS (HDX-LC-MS) 技術常用于蛋白組學中蛋白質**結構的研究，其分析方法主要有兩種方式。一種方式是利用氘代試劑的氘原子取代被分析分子中的活性H原子 (-OH, -COOH, -NH2, -SH) 實現定性分析，即在氘代試劑的氛圍中，樣品可以在LC分離過程或是離子源中完成HDX反應。隨后，通過比較HDX反應前后目標物的分子質量差，可獲得分子結構中的活性 H 原子數信息。然而，將HDX-LC-M策略用于代謝物分子鑒定分析時，由于 HDX 過程的可逆性可能導致分析結果的重現性較差，通常需要D2O或CD3OD作為流動相維持相應氘代分子穩定性，這使得分析成本相對較高。HDX-LC-MS的另一種方式是基于目標物本身結構含有活性D原子，當使用串聯質譜對其進行分析時，目標物分子在質譜碰撞池內會發生分子內的H與D重排 (hydrogen-deuterium scrambling，HDS) 反應，通過觀察多級質譜圖，可解析目標物的碎裂路徑，從而輔助鑒定目標分子。但這種方式對目標物自身結構要求很高，需要其在結構上含有活性D原子，故而在應用上受到了限制。

     利用化學同位素標記結合液相色譜高分辨質譜 (Liquid chromatography high resolution mass spectrometry, LC-HRMS) 技術，建立了分子內 H-D 遷移方法，為代謝物的定性分析提供了一種新的輔助手段。他們利用氘代標記化試劑——d4-4-二甲胺基苯基乙硫氰酸酯 (4-(N,N-Dimethylamino)phenyl isothiocyanate, d4-DMAP) 標記氨基化合物。標記產物在碰撞誘導裂解下 (collision-induced dissociation, CID) 能產生分子內 H-D 遷移。基于此，他們研究了d4-DMAP 標記氨基標準品在 CID 中的分子內 H-D 遷移規律，發現該規律可**反映氨基化合物的分子內活性 H 原子數目。將該方法應用于小鼠糞便中氨基化合物的結構定性可以在很大程度上減少氨基候選物的數目，提高代謝物定性準確性。該思路還可以用于其它代謝物的輔助定性分析。

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