图1 Graphic Abstract图文摘要

本研究成功制备出一种新型锆修饰介孔材料，用于高效富集血浆中的内源性磷酸肽，为疾病诊断与生物标志物的发现提供了新工具。内源性肽是由3至100个氨基酸组成的天然多肽，广泛存在于人体组织、细胞及体液中，主要由前体蛋白裂解或通过基因编码产生。它们常常伴随翻译后修饰，如磷酸化。越来越多的研究表明，血清中的内源性磷酸肽能够揭示重要的生理及病理信息，具有成为疾病生物标志物的潜力。然而，相较于传统磷酸化蛋白组学，生物体液中低丰度内源性磷酸肽的全面识别仍面临较大技术挑战。为实现高灵敏度检测，亟需高选择性、强富集能力的材料。研究人员此次开发的多孔材料，具备磷酸特异性亲和性，能够有效排除蛋白等大分子干扰，实现对内源性磷酸肽的直接富集。

本研究以平均孔径约2.5 nm的MCM-48硅基介孔材料为基础，引入Zr⁴⁺离子作为功能组分。材料首先经酸处理生成大量羟基（-OH），随后依次通过APTES与戊二醛活化，接着引入含磷试剂AMPA，最终通过螯合作用将Zr⁴⁺固定在材料表面。该材料合成后，经多项理化性质表征，表现出优异的磷酸肽捕获能力与良好的重复性。研究人员进一步将其应用于实际血清样本中，从五例胰腺癌患者与五位健康志愿者的血清中直接富集内源性磷酸肽，成功鉴定出329条磷酸肽，构建了迄今为止规模最大的血清内源性磷酸肽数据集。此外，团队还对相应样本开展了磷酸蛋白组学分析，并与磷酸肽组数据进行比对，发现两者仅有5个蛋白重叠。这一结果提示：内源性磷酸肽组与磷酸蛋白组基本属于两个互补的生物信息来源。联合分析这两类数据，有望揭示更加全面的体内磷酸化图谱。该研究不仅提出了一种创新性材料构建与应用策略，更为内源性磷酸肽在疾病诊断、早期预警及靶向治疗中的研究与利用提供了重要平台。

图2 Zr-IMAC@MCM-48用于胰腺癌患者和健康组血清内源性磷酸肽的分析

本论文第一作者为辽宁师范大学化学化工学院吴慈副教授，发表于中国科学院化学大类一区TOP期刊Analytical Chemistry，影响因子为7.4。该期刊该期刊专注于分析化学领域的前沿研究，涵盖分析方法的开发与优化、化学传感、质谱技术、光谱分析、分离科学及微流控系统等方向。特别关注高灵敏度、高选择性及高通量分析技术在生命科学、环境监测、临床诊断等领域的应用。作为分析科学领域的旗舰期刊，其在推动分析技术创新、方法学拓展及跨学科应用方面发挥着重要影响力。

论文信息：In-Depth Endogenous Phosphopeptidomics of Serum with Zirconium(IV)-Grafted Mesoporous Silica Enrichment.

Ci Wu,Shen Zhang,Chunyan Hou,Stephen Byers,Junfeng Ma

DOI:10.1021/acs.analchem.3c02150

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.analchem.3c02150