丝氨酸的八聚体 (Ser8) 具有强烈的手性选择性，不仅能够诱导丝氨酸本身的手性富集，还能够通过与其它氨基酸分子发生交换产生手性的传递。以往关于丝氨酸八聚体的报道，都是基于在离子阱内分子离子反应条件下测定的丝氨酸八聚体离子复合物，能否在常压的条件下，获得中性的丝氨酸八聚体分子，并且实现分离、收集与表征，将帮助人们了解丝氨酸八聚体是否能够在自然条件下，诱导氨基酸的手性富集与传递。普渡大学Graham Cooks教授团队在研究丝氨酸升华过程中Ser8的生成时，利用电场偏转来清除升华产物中的带电粒子；顺利通过电场的中性粒子，则在重新软电离后被质谱检测，其中质子化的八聚体 ([Ser8H]+) 展现出较高的信号强度和独有的单一手性的倾向性。鉴于静电场滤去了带电粒子，质谱观测到的重新软电离的[Ser8H]+，来源于在升华过程中产生的中性丝氨酸八聚体分子，从而证实了中性Ser8能在丝氨酸升华过程中大量生成。该结果呼应了此前中性Ser8能在溶液雾化过程中生成的报道，进一步证实了中性Ser8的普遍存在。
图1. (a) 电中性Ser8的生成和表征装置；(b) 电中性Ser8及其他升华产物经离子化后的质谱图。
由于中性Ser8偏向由同一手性的丝氨酸组成，它的简易提纯和收集或可成为手性富集的重要途径。对此，本文作者利用Ser8相较其他的中性升华产物体积和质量更大，从而移动更迟缓的特质来实现它在气相中的分离和提纯。而当升华产物整体穿过一个冷阱时，Ser8由于移动速度缓慢，与周围环境的热交换更加充分而优先被冷凝，它的凝固位置较其他升华产物更加靠前，形成一个分离谱带。由此，通过收集一定空间范围内的冷凝产物，即可实现中性Ser8的提纯和收集。Ser8的收集效果，则体现在收集产物的旋光性上。由于其独有的单一手性倾向性，Ser8能将丝氨酸单体的初始ee%有效放大至八次方级别，因而收集的固体中Ser8比重越大，收集产物的旋光性越明显。
图2. (a) Ser8的收集装置；(b) 不同距离下收集到冷凝产物的旋光性变化。
该工作初步实现了在大气压的环境下对于离子的简单操控，为敞开式环境下离子操控提供了解决方法。该工作还初步实现了在敞开式环境下通过分子的淌度差异来实现分离与收集的构想。
这一成果近期发表在Analytical Chemistry 上，博士生陈榕是第一作者，Graham Cooks教授和魏振威博士为文章共同通讯作者。
Collection and Characterization by Mass Spectrometry of the Neutral Serine Octamer Generated upon Sublimation
Rong Chen, Zhenwei Wei*, R. Graham Cooks*
Anal. Chem., 2020, DOI: 10.1021/acs.analchem.0c04107
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