多聚糖結(jié)構(gòu)分析本身具有挑戰(zhàn)性，同時也有著重要的生物學(xué)意義。分析的挑戰(zhàn)性在于多聚糖的支鏈性質(zhì)會導(dǎo)致廣泛的異構(gòu)性，意味著相同分子量的多聚糖可以具有多種不同的結(jié)構(gòu)。而其重要性在于多聚糖在生物學(xué)中起著許多關(guān)鍵性作用，確切了解多聚糖的功能的確切性質(zhì)與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

由于缺乏準(zhǔn)確表征的標(biāo)準(zhǔn)品，多聚糖結(jié)構(gòu)分析的發(fā)展十分艱難，此類標(biāo)準(zhǔn)品對于開發(fā)明確的鑒定方法至關(guān)重要。正如 Sastre Tora?o 博士所說，“許多識別復(fù)雜混合物中未知分子的方法依賴于將某些物理或譜圖特性與已知特性的文庫進行比較，以便實現(xiàn)陽性鑒定。但這類‘指紋圖譜’方法的效果取決于使用的文庫?！?/p>

02 打下堅實的基礎(chǔ)

Sastre Tora?o 博士利用分析化學(xué)方面的專業(yè)背景來解決這一問題，他提出了一種強有力的新方法，可以準(zhǔn)確鑒定異構(gòu) N-糖的結(jié)構(gòu)，該方法基于離子淌度質(zhì)譜 (IM-MS)，并結(jié)合每種多聚糖獨有的到達時間分布 (ATD)  分析，這一方法使用 Agilent 6560 離子淌度 LC/Q-TOF，并使用 HRdm 2.0 軟件進行后處理。

“鑒于這些生物樣品的復(fù)雜性，我們需要使用質(zhì)譜法，但多聚糖具有異構(gòu)性，因此確定其具體結(jié)構(gòu)仍然很困難?！彼忉尩溃澳壳?，許多研究從生物樣品中獲得了復(fù)雜的多聚糖混合物，但這些分子是什么呢？是異構(gòu)體？還是構(gòu)象異構(gòu)體？這些問題都具有生物學(xué)意義?！?/p>

沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)品，就很難明確分子結(jié)構(gòu)。他繼續(xù)解釋道：“我們要做的第一件事就是解決現(xiàn)有多聚糖文庫的不足。我們團隊開創(chuàng)了利用化學(xué)酶合成多聚糖的先河，使用的組合中包含大約 100 種酶，基本上能夠合成所有天然存在的多聚糖。然后，我們使用這些化合物創(chuàng)建分析方法，來闡明未知樣品中存在的多聚糖的確切結(jié)構(gòu)。”

03 兩項技術(shù)的經(jīng)驗

另一個關(guān)鍵決策涉及分析方法的選擇。“至少從 1980 年代起，到目前為止，研究所做的大部分工作都使用了 MS/MS，非常費時費力?！盨astre Tora?o 博士說，“極少有研究會用到離子淌度 MS。我對離子淌度技術(shù)非常感興趣，我了解氣相分離這些分子的一些潛在優(yōu)勢。我有兩種非常了解的樣品（復(fù)雜的多聚糖混合物），當(dāng)我使用現(xiàn)有的 IM-MS 儀器分析它們時，我發(fā)現(xiàn)結(jié)果看起來非常不同，很有分析前景。似乎每種異構(gòu)體都給了我們不同的信號，我們可以利用這些差異來鑒定未知物。那時，我們決定購買 Agilent 6560 高分辨率質(zhì)譜儀。”

“我們知道 6560 離子淌度質(zhì)譜儀可以提供的良好分離效果，加上 HRdm 2.0 結(jié)果會更好。我們很快意識到，我們不僅可以分離異構(gòu)體，實際上，我們還可以分離和識別不同的構(gòu)象異構(gòu)體，其結(jié)構(gòu)的差異僅在于圍繞單鍵的旋轉(zhuǎn)方式不同?！盨astre Tora?o 博士說，“這超出了我們的預(yù)期?，F(xiàn)在我們獲得了一個非常詳細(xì)的指紋圖譜，可以鑒別樣品中的所有基本結(jié)構(gòu)。我們能夠高通量地完成所有工作，這對我們來說意義非凡，因為使用以前的方法進行分析需要漫長的時間?！?/p>

Agilent 6560 離子淌度質(zhì)譜儀的速度和準(zhǔn)確性為多聚糖分析研究打開了新世界，Sastre Tora?o 博士已經(jīng)看到了其他多聚糖實驗室對此的極大興趣?！拔覀兪盏搅瞬煌芯繖C構(gòu)提出的大量問題。大多數(shù)情況下，他們感興趣的是與目標(biāo)生物過程相關(guān)的特定多聚糖，例如他們想知道唾液酸是如何連接的，因為他們無法進行鑒定。這些化合物通常已經(jīng)包含在我們的文庫中，我們可以非?？焖俚刈R別確切的結(jié)構(gòu)。”

Agilent 6560 離子淌度質(zhì)譜儀的另一個（可能影響深遠(yuǎn)）好處是，其他實驗室不需要利用標(biāo)準(zhǔn)品進行鑒定，只要他們知道多聚糖的 ATD，就能直接完成鑒定。Sastre Tora?o 博士說：“我們認(rèn)為，即使對于使用不同類型的儀器確定的 ATD，也可以鑒定。對于實驗室來說，可以交換和比較數(shù)據(jù)能帶來巨大的優(yōu)勢?！?/p>

04 開啟更深層次理解的新鑰匙

Sastre Tora?o 博士打算將他新開發(fā)的方法應(yīng)用于何處？“正如我所說，我是一名分析化學(xué)家?！彼卮鸬溃白罱K，我將繼續(xù)應(yīng)對下一個分析挑戰(zhàn)。但是這項技術(shù)為解決這么多有趣的生物學(xué)問題開辟了新途徑，我可能會更多地專注于生物學(xué)研究一段時間。我認(rèn)為目前的許多問題都可以通過鑒定所涉及的多聚糖結(jié)構(gòu)來解答?！?/p>

可能適用的應(yīng)用之一是流感的研究?！岸嗑厶鞘亲R別分子；糖基化可以控制免疫系統(tǒng)功能，細(xì)胞間相互作用和細(xì)胞-病原體相互作用?！彼f，“例如，流感病毒與 2-6 連接唾液酸結(jié)合，而禽流感病毒與 2-3 連接唾液酸結(jié)合。有時我們會發(fā)現(xiàn)受體轉(zhuǎn)換，比如禽流感病毒也可以與人體細(xì)胞結(jié)合。現(xiàn)在我們有機會開始更仔細(xì)地研究這種情況的發(fā)生方式，并且使用 IM-MS 可以很快得到答案。”