聚乙烯亞胺修飾的鐵酸鎳-氧化石墨烯復合物在磷酸化多肽富集中的應用

摘要 制備了一種聚乙烯亞胺（PEI）修飾的鐵酸鎳-氧化石墨烯復合物材料GO@PEI-NiFe2O4，用于選擇性凈化和富集生物樣品中的磷酸化肽段。此復合材料表面的Ni2+和Fe3+可與磷酸基團配位，從而選擇性地吸附磷酸化肽段，修飾的PEI 增強了復合材料的親水性，有利于其與磷酸化肽段結合。此外，復合材料中的NiFe2O4 具有磁性，可使其快速從溶液中分離出來。以β-酪蛋白（β-Casein）為樣品，考察了復合材料對胰酶酶解液中的磷酸化肽段的富集性能，并與GO@NiFe2O4（未被PEI 修飾）富集的結果進行了比較，同時探討了復合材料的吸附機理。采用磷酸化肽段pTyr測定了復合材料對pTyr 的靜態(tài)和動態(tài)吸附曲線，最大吸附容量可達36.2 μg/mg。研究結果表明，此復合材料能夠有效去除非磷酸化肽段等干擾組分的影響，高效地富集復雜基體中的磷酸化肽段。大鼠肝臟蛋白胰酶酶解液經(jīng)過富集后，采用質(zhì)譜可鑒定出1535 條磷酸化肽段，其富集效果顯著優(yōu)于Fe3+-IMAC 商品化試劑盒。本研究為磷酸化肽段的富集提供了一種高選擇性材料，在磷酸化蛋白質(zhì)組學研究中具有潛在的應用前景。

關鍵詞 磷酸化肽段；鐵酸鎳；聚乙烯亞胺；氧化石墨烯；磁響應

生物體內(nèi)許多重要的生理生化活動都與蛋白質(zhì)磷酸化有關，如細胞的信號傳導、分化和增殖等[1-3]。蛋白質(zhì)磷酸化的異常還會導致很多疾病的發(fā)生和發(fā)展[4-8]，研究蛋白質(zhì)磷酸化有助于揭示疾病發(fā)生發(fā)展機制，發(fā)現(xiàn)疾病的相關生物標志物，因此備受關注。質(zhì)譜分析技術具有定性和定量分析能力強、分析速度快、通量高、分辨率和靈敏度高等優(yōu)點，已成為蛋白質(zhì)組學研究不可或缺的分析手段[9-11]。復雜生物樣品中磷酸化蛋白質(zhì)的鑒定由于其樣品基體干擾大、待測組分豐度低等因素，無法用質(zhì)譜直接檢測[12-13]。磷酸化多肽在質(zhì)譜分析前，樣品通常需要先通過凈化和富集，以去除干擾組分的影響[14]。因此，富集材料的性能對磷酸化蛋白質(zhì)的鑒定具有關鍵作用，開發(fā)高效、特異性強的富集材料對磷酸化蛋白質(zhì)的檢測至關重要。

金屬氧化物親和色譜法（Metal oxide affinity chromatography， MOAC）對復雜基體中的磷酸化肽段具有較好的富集效果，其富集材料表面的金屬陽離子可特異性識別磷酸化肽段的磷酸基團并形成復合物[15-16]。這些富集材料表面的金屬陽離子通過化學鍵與氧原子結合，穩(wěn)定性強，在富集過程中不易丟失，已有多種用于磷酸化肽段富集的MOAC 金屬氧化物被報道[17-22]，如TiO2、CeO2 和MoO3 等，這些金屬氧化物對復雜基體中的磷酸化肽段富集具有良好的選擇性。但是，大多數(shù)金屬氧化物的親水性低，在一定程度上限制了其對磷酸化肽段的凈化富集效果，因此，對金屬氧化物進行改性已成為近年來的研究熱點[23-24]。

鐵酸鎳為二元金屬氧化物，其分子中含有的Ni—O 和Fe—O 功能基團簇均可選擇性地與磷酸化肽段結合[25-26]，因此可用作生物樣品中磷酸化肽段的富集材料。同時， NiFe2O4 分子中含有鐵氧體，是一種磁性物質(zhì)，在磁鐵存在下，可從溶液中快速分離出來[27]。然而，在非修飾的情況下， NiFe2O4 作為富集材料對磷酸化肽段的吸附性能不佳[25-26]，并且極易發(fā)生聚集，因而使用不便，影響富集效果[28]。