[发明专利]一种糖苷键质谱碎裂型化学交联剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种以二糖为骨架结构的化学交联剂及其制备方法，本发明交联剂包括两类结构，一类是以海藻糖为骨架结构的不具有富集功能的化学交联剂，另一类是以麦芽糖、纤维二糖及乳糖为骨架结构的具有富集功能的化学交联剂。本发明交联剂具有以下特点：1)具有琥珀酰亚胺酯结构单元，能够高效温和地与蛋白质、多肽赖氨酸末端或N端氨基发生反应；2)具有糖苷键质谱碎裂位点，简化交联肽的数据处理；3)具有化学富集基团，实现交联肽高通量、高灵敏度分析。本发明二糖交联剂应用于蛋白质组学领域，为实现复杂样品中蛋白复合体的规模化分析、蛋白质的空间结构及蛋白质‑蛋白质相互作用提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种以二糖为骨架结构的化学交联剂及其制备方法。本发明交联剂具有明确的糖苷键质谱碎裂位点，具体包括两类结构：一类是以海藻糖为骨架结构的不具有富集功能的化学交联剂；另一类是以麦芽糖、纤维二糖及乳糖为骨架结构的具有富集功能的化学交联剂，其中富基集团包括炔基、叠氮及生物素单元。该发明属于有机合成技术领域。

背景技术

近年来，化学交联剂结合质谱技术兴起，成为一种研究蛋白质复合物结构以及蛋白质-蛋白质相互作用的有力工具。该方法相比酵母双杂交、免疫共沉淀、蛋白质结晶X射线衍射等传统方法(Trends Biotechnol,2016,34, 825-834.；Journal of CellularBiochemistry,2016,117,2109-2117.)具有分析迅速、灵敏度高、通量高及可处理复杂蛋白样品等优点，因而成为持续增长的新的研究热点(Current Opinion in ChemicalBiology,2005,9,509–516；Mass Spectrometry Reviews,2010,29,862-876；AnalyticalChemistry,2016,88, 7930-7937.)。

化学交联剂的设计与合成，为化学交联剂结合质谱技术提供重要的技术支撑。一般而言，化学交联剂包含两个反应活性基团以及合理的间隔臂长。目前反应活性基团最常采用的是琥珀酰亚胺酯结构，可以特异性地与蛋白质或多肽赖氨酸末端或N端氨基反应，反应条件温和、高效。交联反应后的蛋白质再经过酶解即可得到交联肽，但是交联肽在常规肽(未交联的多肽)中占有率小，丰度低。为实现交联肽的高通量分析，人们在交联剂的设计过程中引入富集基团。目前较为常见的富集基团包括炔基、叠氮以及生物素基团(Journal ofProteome Research,2009,8,3702-3711；Journal of the American Chemical Society,2003,9,241625)。其中炔基可以与含有叠氮的磁球发生点击化学反应，实现交联肽高效富集；同理，叠氮可以与含有炔基的磁球发生点击化学反应，实现交联肽高效富集；生物素单元可以采用含有链霉亲和素的磁球，实现交联肽高效富集。

最近，可碎裂的化学交联剂成为一种新的设计理念。在交联剂中引入碎裂位点可以有效地促进交联位点的鉴定。根据碎裂方法的不同，交联剂可分为化学碎裂交联剂和质谱碎裂交联剂。前者的碎裂发生在交联肽进入质谱仪之前，而后者的碎裂发生在质谱的二级碎裂中。化学碎裂方法通常采用化学试剂的氧化或还原方式碎裂，这种碎裂方式不仅增加了样品的处理步骤还引入了化学试剂的影响，而质谱碎裂方式步骤简单、碎裂可控并带有特定的碎裂标签，因而更具研究前景(Analytical Chemistry,2006,78, 8059-8068.)。

将碎裂位点插入交联剂两个反应基团之间，在质谱中交联肽可发生碎裂，成为两条单独的、被交联剂残片修饰的多肽，可以巧妙地将交联肽的数据处理问题由复杂的两条肽简化成为一条肽，使得常规的质谱数据搜索引擎即可完成交联位点的鉴定。例如，Kao等设计的DSSO是一种基于CID 碎裂的交联剂(MolecularCellular Proteomics,2011,10,2212)。在CID串联质谱中，相邻亚砜基团的C-S键可发生高效碎裂。DSSO交联剂被成功地应用在酵母20S蛋白酶复合物的结构解析中。