化学同位素标记的分子内H-D迁移结合LC-MS用于代谢物的定性分析

     氢-氘交换 (hydrogen-deuterium exchange, HDX) 是一种氢原子被氘原子取代的化学反应。HDX结合LC-MS (HDX-LC-MS) 技术常用于蛋白组学中蛋白质**结构的研究，其分析方法主要有两种方式。一种方式是利用氘代试剂的氘原子取代被分析分子中的活性H原子 (-OH, -COOH, -NH2, -SH) 实现定性分析，即在氘代试剂的氛围中，样品可以在LC分离过程或是离子源中完成HDX反应。随后，通过比较HDX反应前后目标物的分子质量差，可获得分子结构中的活性 H 原子数信息。然而，将HDX-LC-M策略用于代谢物分子鉴定分析时，由于 HDX 过程的可逆性可能导致分析结果的重现性较差，通常需要D2O或CD3OD作为流动相维持相应氘代分子稳定性，这使得分析成本相对较高。HDX-LC-MS的另一种方式是基于目标物本身结构含有活性D原子，当使用串联质谱对其进行分析时，目标物分子在质谱碰撞池内会发生分子内的H与D重排 (hydrogen-deuterium scrambling，HDS) 反应，通过观察多级质谱图，可解析目标物的碎裂路径，从而辅助鉴定目标分子。但这种方式对目标物自身结构要求很高，需要其在结构上含有活性D原子，故而在应用上受到了限制。

     利用化学同位素标记结合液相色谱高分辨质谱 (Liquid chromatography high resolution mass spectrometry, LC-HRMS) 技术，建立了分子内 H-D 迁移方法，为代谢物的定性分析提供了一种新的辅助手段。他们利用氘代标记化试剂——d4-4-二甲胺基苯基乙硫氰酸酯 (4-(N,N-Dimethylamino)phenyl isothiocyanate, d4-DMAP) 标记氨基化合物。标记产物在碰撞诱导裂解下 (collision-induced dissociation, CID) 能产生分子内 H-D 迁移。基于此，他们研究了d4-DMAP 标记氨基标准品在 CID 中的分子内 H-D 迁移规律，发现该规律可**反映氨基化合物的分子内活性 H 原子数目。将该方法应用于小鼠粪便中氨基化合物的结构定性可以在很大程度上减少氨基候选物的数目，提高代谢物定性准确性。该思路还可以用于其它代谢物的辅助定性分析。

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