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Development of Chemical Isotope Labeling Liquid Chromatography Orbitrap Mass Spectrometry for Comprehensive Analysis of Dipeptides
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2023-04-11 , DOI: 10.1021/acs.analchem.2c05796 Zhan Cheng 1 , Liang Li 1
Analytical Chemistry ( IF 6.7 ) Pub Date : 2023-04-11 , DOI: 10.1021/acs.analchem.2c05796 Zhan Cheng 1 , Liang Li 1
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Dipeptides have recently attracted considerable attention due to their newly found biological functions and potential biomarkers of diseases. Global analysis of dipeptides (400 common dipeptides in total number) in samples of complex matrices would enable functional studies of dipeptides and biomarker discovery. In this work, we report a method for high-coverage detection and accurate relative quantification of dipeptides. This method is based on differential chemical isotope labeling (CIL) of dipeptides with dansylation and liquid chromatography Orbitrap tandem mass spectrometry (LC-Orbitrap-MS). An optimized LC gradient ensured the separation of dansyl-dipeptides, including positional isomers (e.g., leucine- and isoleucine-containing dipeptides). MS/MS collision energy in Orbitrap MS was optimized to provide characteristic fragment ion information to sequence dansyl-dipeptides. Using the optimized conditions, a CIL standard library consisting of retention time, MS, and MS/MS information of a whole set of 400 dansyl-dipeptides was constructed to facilitate rapid dipeptide identification. For qualitative analysis of dipeptides in real samples, IsoMS data processing software’s parameters were tuned to improve the coverage of dipeptide annotation. Data-dependent acquisition was also carried out to improve the reliability of dipeptide identification. As examples of applications, we successfully identified a total of 321 dipeptides in rice wines and 105 dipeptides in human serum samples. For quantitative analysis, we demonstrated that the intensity ratios of the peak pairs from 96% of the dansyl-dipeptides detectable in a 1:1 mixture of 12C- and 13C-labeled rice wine samples were within ±20% of an expected value of 1.0. More than 90% of dipeptides were detected with a relative standard deviation of less than 10%, showing good performance of relative quantification.
中文翻译：
开发用于二肽综合分析的化学同位素标记液相色谱 Orbitrap 质谱仪
由于新发现的生物学功能和疾病的潜在生物标志物，二肽最近引起了相当大的关注。对复杂基质样本中的二肽（总数为 400 种常见二肽）进行全面分析，将有助于二肽的功能研究和生物标志物的发现。在这项工作中，我们报告了一种用于二肽的高覆盖度检测和准确相对定量的方法。该方法基于二肽的差异化学同位素标记 (CIL) 和液相色谱 Orbitrap 串联质谱法 (LC-Orbitrap-MS)。优化的 LC 梯度可确保丹磺酰二肽的分离，包括位置异构体（例如，含亮氨酸和异亮氨酸的二肽）。Orbitrap MS 中的 MS/MS 碰撞能量经过优化，可为丹酰二肽测序提供特征碎片离子信息。使用优化的条件，构建了一个包含一整套 400 种丹磺酰二肽的保留时间、MS 和 MS/MS 信息的 CIL 标准库，以促进二肽的快速鉴定。为了对实际样品中的二肽进行定性分析，调整了 IsoMS 数据处理软件的参数以提高二肽注释的覆盖率。还进行了数据相关采集以提高二肽鉴定的可靠性。作为应用实例，我们成功鉴定了黄酒中的 321 种二肽和人血清样品中的 105 种二肽。对于定量分析，12 C 和13 C 标记的黄酒样品在预期值 1.0 的 ±20% 范围内。超过 90% 的二肽被检出，相对标准偏差小于 10%，显示出良好的相对定量性能。
更新日期：2023-04-11
中文翻译：
开发用于二肽综合分析的化学同位素标记液相色谱 Orbitrap 质谱仪
由于新发现的生物学功能和疾病的潜在生物标志物，二肽最近引起了相当大的关注。对复杂基质样本中的二肽（总数为 400 种常见二肽）进行全面分析，将有助于二肽的功能研究和生物标志物的发现。在这项工作中，我们报告了一种用于二肽的高覆盖度检测和准确相对定量的方法。该方法基于二肽的差异化学同位素标记 (CIL) 和液相色谱 Orbitrap 串联质谱法 (LC-Orbitrap-MS)。优化的 LC 梯度可确保丹磺酰二肽的分离，包括位置异构体（例如，含亮氨酸和异亮氨酸的二肽）。Orbitrap MS 中的 MS/MS 碰撞能量经过优化，可为丹酰二肽测序提供特征碎片离子信息。使用优化的条件，构建了一个包含一整套 400 种丹磺酰二肽的保留时间、MS 和 MS/MS 信息的 CIL 标准库，以促进二肽的快速鉴定。为了对实际样品中的二肽进行定性分析，调整了 IsoMS 数据处理软件的参数以提高二肽注释的覆盖率。还进行了数据相关采集以提高二肽鉴定的可靠性。作为应用实例，我们成功鉴定了黄酒中的 321 种二肽和人血清样品中的 105 种二肽。对于定量分析，12 C 和13 C 标记的黄酒样品在预期值 1.0 的 ±20% 范围内。超过 90% 的二肽被检出，相对标准偏差小于 10%，显示出良好的相对定量性能。
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