α-Cyano-4-hydroxycinnamic acid(CHCA)用作 MALDI-TOF 基质的配制与使用

一、背景与适用范围

CHCA(α-氰基-4-羟基肉桂酸,CAS 28166-41-8)由 Beavis、Chaudhary 和 Chait 于 1992 年系统报道作为 MALDI 基质(Beavis RC, Chaudhary T, Chait BT. Org Mass Spectrom 1992, 27:156--158),适合 337/355 nm 氮激光器激发,主要用于分子量 10 kDa 以下的肽段分析,部分分析物可用至 20 kDa。大于 5--10 kDa 的蛋白通常改用芥子酸(SA)基质。CHCA 有吸湿性且对光敏感,应存于琥珀色瓶并置于干燥器中保存。

二、基质溶液的配制(现用现配)

1. 溶剂体系:标准体系为含 0.1% TFA 的 50% 乙腈水溶液(ACN/H₂O = 50:50, v/v,含 0.1% TFA);溶解困难时可把乙腈比例提高到 70%。Cold Spring Harbor Protocols 给出的配方即为"70% 乙腈 + 0.1% TFA 中配成半饱和 CHCA"。

2. 具体配制(饱和溶液法,推荐):向 0.5 mL 离心管中加入约 300 μL 上述溶剂,加入过量 CHCA 粉末,涡旋振荡 1--2 分钟,制成饱和溶液(管底留有少量未溶固体);台式离心机离心约 30 秒沉降未溶物,取上清使用。Harvard 质谱中心给出的替代配方是 4 mg/mL:700 μL 50:50 乙腈/水加 300 μL 丙酮,丙酮用于增加基质溶解度。

3. 固定浓度法:10 mg/mL CHCA 溶于 50% ACN / 47.5% H₂O / 2.5% TFA,涡旋或超声约 5 分钟至完全溶解;也有文献用 5 mg/mL HCCA 溶于 50% ACN / 0.1% TFA,室温涡旋助溶,几分钟内即可完全溶解。

注意:基质溶液应当天新鲜配制,使用前以最高纯度溶剂,必要时对基质重结晶。

三、点样方法

干滴法( dried-droplet ,最常用):将肽段样品溶液与基质溶液等体积混合(比例可在 1:1 至 1:10 样品:基质之间调整),取 0.5--1 μL 混合液点于不锈钢靶板,室温下空气中干燥,形成共结晶斑点后即可进样。UCSB 的方案是将样品与基质 1:1 预混后点 1--2 μL,可真空辅助干燥。点样前靶板建议依次用甲醇、水、甲醇清洗并彻底干燥,必要时超声(水/甲醇/丙酮 1:1:1)加金属抛光,避免记忆效应和液滴铺展。

薄层法(thin-layer ,适合低丰度样品提高重现性):先用丙酮溶解 CHCA 配成约 10 mg/mL,点 0.5--1 μL 于靶孔,数秒内形成薄膜;再另配 ACN/0.2% TFA(50:50)中 10 mg/mL 的 CHCA 工作液,与消化后样品 1:1 混合后点于薄膜上,室温干燥。该法源自 Cadene & Chait(2000)的 ultra-thin layer 方法,文献报道对磺酪氨酸肽段等难分析物可获最佳结果。

四、仪器分析参考条件

以反射模式(reflector,正离子)采集;有文献示例为 50% 激光强度、2000 Hz 采集频率、随机走查模式、100 μm 光栅面积,质量范围 m/z 500--5000。实际激光能量与延迟引出时间需按仪器(如 Bruker、SCIEX 各型号)优化。

五、注意事项

TFA 为强酸,须在通风橱中操作并做好防护;若样品盐浓度高,建议 C18 ZipTip 脱盐后再点样;磺酸化肽段等可加 10 mM 乙酸铵作添加剂以减少基团丢失。

主要参考文献

  1. Beavis RC, Chaudhary T, Chait BT. α-Cyano-4-hydroxycinnamic acid as a matrix for matrix-assisted laser desorption mass spectrometry. Org Mass Spectrom. 1992;27:156--158. DOI: 10.1002/oms.1210270217(CHCA 作为 MALDI 基质的原始文献)
  2. Beavis RC, Chait BT, Standing KG. Rapid Commun Mass Spectrom. 1989;3:436--439. DOI: 10.1002/rcm.1290031208
  3. Cadene M, Chait BT. Anal Chem. 2000;72:5655--5658(薄层法)
  4. Cold Spring Harb Protoc. 2007; doi:10.1101/pdb.rec10743(CHCA 基质配方)
  5. Schuster V, et al. 2022(HCCA 5 mg/mL 于 50% ACN/0.1% TFA 方案)
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