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通过臭氧电喷雾电离质谱法阐明不饱和脂质中的双键位置

Elucidation of double bond position in unsaturated lipids by ozone electrospray ionization mass spectrometry.

作者信息

Thomas Michael C, Mitchell Todd W, Harman David G, Deeley Jane M, Murphy Robert C, Blanksby Stephen J

机构信息

Department of Chemistry, University of Wollongong, Wollongong NSW 2522, Australia.

出版信息

Anal Chem. 2007 Jul 1;79(13):5013-22. doi: 10.1021/ac0702185. Epub 2007 Jun 5.

Abstract

The position(s) of carbon-carbon double bonds within lipids can dramatically affect their structure and reactivity and thus has a direct bearing on biological function. Commonly employed mass spectrometric approaches to the characterization of complex lipids, however, fail to localize sites of unsaturation within the molecular structure and thus cannot distinguish naturally occurring regioisomers. In a recent communication [Thomas, M. C.; Mitchell, T. W.; Blanksby, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 58-59], we have presented a new technique for the elucidation of double bond position in glycerophospholipids using ozone-induced fragmentation within the source of a conventional electrospray ionization mass spectrometer. Here we report the on-line analysis, using ozone electrospray mass spectrometry (OzESI-MS), of a broad range of common unsaturated lipids including acidic and neutral glycerophospholipids, sphingomyelins, and triacylglycerols. All lipids analyzed are found to form a pair of chemically induced fragment ions diagnostic of the position of each double bond(s) regardless of the polarity, the number of charges, or the adduct ion (e.g., M - H, M - 2H, M + H, M + Na, M + NH(4)). The ability of OzESI-MS to distinguish lipids that differ only in the position of the double bonds is demonstrated using the glycerophosphocholine standards, GPCho(9Z-18:1/9Z-18:1) and GPCho(6Z-18:1/6Z-18:1). While these regioisomers cannot be differentiated by their conventional tandem mass spectra, the OzESI-MS spectra reveal abundant fragment ions of distinctive mass-to-charge ratio (m/z). The approach is found to be sufficiently robust to be used in conjunction with the m/z 184 precursor ion scans commonly employed for the identification of phosphocholine-containing lipids in shotgun lipidomic analyses. This tandem OzESI-MS approach was used, in conjunction with conventional tandem mass spectral analysis, for the structural characterization of an unknown sphingolipid in a crude lipid extract obtained from a human lens. The OzESI-MS data confirm the presence of two regioisomers, namely, SM(d18:0/15Z-24:1) and SM(d18:0/17Z-24:1), and suggest the possible presence of a third isomer, SM(d18:0/19Z-24:1), in lower abundance. The data presented herein demonstrate that OzESI-MS is a broadly applicable, on-line approach for structure determination and, when used in conjunction with established tandem mass spectrometric methods, can provide near complete structural characterization of a range of important lipid classes. As such, OzESI-MS may provide important new insight into the molecular diversity of naturally occurring lipids.

摘要

脂质中碳 - 碳双键的位置会极大地影响其结构和反应活性,进而直接影响生物学功能。然而,常用的用于表征复杂脂质的质谱方法无法确定分子结构中不饱和位点的位置,因此无法区分天然存在的区域异构体。在最近的一篇通讯文章中[托马斯,M. C.;米切尔,T. W.;布兰克斯比,S. J.《美国化学会志》2006年,128卷,58 - 59页],我们提出了一种新技术,利用传统电喷雾电离质谱仪源内的臭氧诱导裂解来阐明甘油磷脂中双键的位置。在此,我们报告了使用臭氧电喷雾质谱法(OzESI - MS)对多种常见不饱和脂质进行在线分析,这些脂质包括酸性和中性甘油磷脂、鞘磷脂和三酰甘油。所有分析的脂质都能形成一对化学诱导的碎片离子,可诊断每个双键的位置,无论其极性、电荷数或加合离子(例如,M - H、[M - 2H](2 - )、M + HM + NaM + NH₄)如何。使用甘油磷酸胆碱标准品GPCho(9Z - 18:1/9Z - 18:1)和GPCho(6Z - 18:1/6Z - 18:1)证明了OzESI - MS区分仅双键位置不同的脂质的能力。虽然这些区域异构体通过传统串联质谱无法区分,但OzESI - MS谱图显示出具有独特质荷比(m/z)的丰富碎片离子。发现该方法足够稳健,可与鸟枪法脂质组学分析中常用于鉴定含磷酸胆碱脂质的m/z 184前体离子扫描结合使用。这种串联OzESI - MS方法与传统串联质谱分析相结合,用于对从人晶状体获得的粗脂质提取物中的一种未知鞘脂进行结构表征。OzESI - MS数据证实存在两种区域异构体,即SM(d18:0/15Z - 24:1)和SM(d18:0/17Z - 24:1),并表明可能存在丰度较低的第三种异构体SM(d18:0/19Z - 24:1)。本文给出的数据表明,OzESI - MS是一种广泛适用的在线结构测定方法,当与已建立的串联质谱方法结合使用时,可对一系列重要脂质类别提供近乎完整的结构表征。因此,OzESI - MS可能为天然存在的脂质的分子多样性提供重要的新见解。

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