最近，清华大学瑕瑜课题组在Journal of theAmerican Society for Mass Spectrometry发表题为“Characterizationof Fatty Acyl Modifications in Phosphatidylcholines and Lysophosphatidylcholines via Radical-Directed Dissociation”的论文。本论文的通讯作者是清华大学瑕瑜教授，第一作者为其指导的2017级博士生赵雪。该文利用气相离子自由基碎裂实现了磷脂酰胆碱(Phosphatidylcholines,以下简称为PC)中和溶血磷脂酰胆碱（Lysophosphatidylcholines,以下简称为LPC）中脂肪酸链内双键和支链甲基修饰的鉴定。
PC由甘油骨架连接胆碱磷酸头部基团和两条脂肪酸链构成，是哺乳动物细胞和亚细胞器中含量最丰富的磷脂。LPC则仅含有一条处于甘油骨架sn-1或sn-2位置的酰基链。在脂质重塑过程中，PLA1酶或PLA2酶水解PC sn-1位置或sn-2位置的脂肪酸链，从而分别形成sn-2 LPC和sn-1 LPC。LPC不仅是脂质重塑过程中的关键中间体，它也是激活炎症以及动脉粥样硬化活性的重要脂质介质。由于脂肪酸链存在多种修饰，例如不同位置的碳碳双键，甲基支链，羟基等，PC和LPC分子呈现结构多样性（如图1）。近些年，自由基诱导解离以其完全的链内碎裂的优势，逐渐被应用到脂质结构解析中。这些方法主要依靠紫外光裂解或电子诱导裂解产生自由基，一般需要质谱仪器改造，应用范围有限。
图1.磷脂酰胆碱的典型结构以及酰基链内修饰法的多样性
2019年，清华大学瑕瑜教授课题组利用胆碱磷酸头部基团与碳酸氢根之间的强相互作用，发展了一种基于碰撞诱导碎裂（collision-induced dissociation, CID)的气相自由基诱导解离方法(Radical-Directed Dissociation, RDD), 产生的主产物为和sn-1位置相关的离子，可以用来鉴别和定量sn位置异构体[1]。而本研究着重关注RDD过程所引发的脂肪酸链内碎裂。由于RDD倾向于形成稳定自由基，因此在碳碳双键、甲基支链处都可以形成特征指纹谱图，为异构体鉴定提供直接证据。考虑到自由基诱导解离在PC分子的两条脂肪酸链上都引发碎裂，很难确定甲基支链属于哪条特定的脂肪酸链这一弱点， RDD 方法更适合鉴定LPC脂肪酸链上的精细结构。作者将碳酸氢铵引入液相色谱流动相，结合反相液相色谱与CID串联质谱（LPC的碳酸氢根加合物），独立鉴定其支链位置异构体（图2）。在人血浆脂质提取物中，作者发现LPC 17:0其实包含了6种异构体：LPC 17:0/0:0(77%), LPC 0:0/17:0 (0.3%)，LPC 0:0/a17:0 (0.7%), LPC a17:0/0:0(9%), LPC 0:0/i17:0 (2%)和LPC i17:0/0:0 (12%)。该结果首次证明支链脂肪酸可以被连接到更复杂的磷脂分子中。作者在血浆脂质提取物中共鉴定到了26种LPC，包括12对sn异构体，一对C=C异构体和一组甲基支链异构体。
图2. 结合反相液相色谱和CID串联质谱鉴定血浆中LPC的支链位置异构
综上，瑕瑜教授课题组利用新型气相自由基诱导解离方法鉴定了磷脂酰胆碱和溶血磷脂酰胆碱分子中的链内修饰，并在人血浆中鉴定到了多种LPC异构体，其中首次发现了含甲基支链的LPC。
参考文献：[1]Zhao, X, Xia, Y* et al. Chem. Sci.,2019, 10, 10740-10748.
文章链接: doi.org/10.1021/jasms.0c00407
本文编辑：赵雪
本文审核：简瑞君