2002年10月9日,瑞典皇家科学院宣布,将2002 年诺贝尔化学奖授予在生物大分子分析领域作出重大贡 献的3位科学家。他们分别是美国耶鲁大学及弗吉尼亚 联邦大学教授 John e.Fenn(他发明了对生物大分子进 行确认和结构分析的方法和对生物大分子的质谱分析方 法),日本岛津制作公司研发工程师、分析测量事业部 生命科学商务中心、生命科学研究所主任 Koi chi Tanaka(他的贡献类似于J.B.Fem)及瑞士苏黎世联 邦高等理工学校分子生物物理学教授及美国加利福尼亚 州拉霍亚市斯克里普斯研究所客座教授 Kurt wuthrich (他发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子 维结构的方法)。 0/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University
10/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University Chaoqun Wu, Fudan University 16 2002 年10 月9 日,瑞典皇家科学院宣布,将2002 年诺贝尔化学奖授予在生物大分子分析领域作出重大贡 献的3 位科学家。他们分别是美国耶鲁大学及弗吉尼亚 联邦大学教授John B. Fenn (他发明了对生物大分子进 行确认和结构分析的方法和对生物大分子的质谱分析方 法) ,日本岛津制作公司研发工程师、分析测量事业部 生命科学商务中心、生命科学研究所主任Koichi Tanaka (他的贡献类似于J .B. Fenn) 及瑞士苏黎世联 邦高等理工学校分子生物物理学教授及美国加利福尼亚 州拉霍亚市斯克里普斯研究所客座教授Kurt Wüthrich (他发明了利用核磁共振技术测定溶液中生物大分子三 维结构的方法)
20世纪80年代以前,用有机质谱方法测定的分子 范围不超过2000道尔顿,测定的主要对象是分子量只 有几百道尔顿的有机小分子,因为当时的离子化方法容 易使极性大的、受热不稳定的生物大分子受到破坏,所 以用质谱对生物大分子的测定是个很大的难题 而在蛋白质、多肽等大分子水平上理解生物学和医 学,对它们的鉴定、了解其性能特征、结构构建以及它 们之间的相互作用,是非常必要的,是研究生命科学的基 础。因此,发展分离、分析生物大分子的方法,是20世 纪80年代以来的研究热点,“看清生物大分子的“真面 目曾经是众多科学家的梦想。诺贝尔化学奖获得者 John b.Fenn和 Koi chi tanaka在这一领域的重大突 破将这一梦想变成了现实。 0/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University
10/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University Chaoqun Wu, Fudan University 17 20 世纪80 年代以前,用有机质谱方法测定的分子 量范围不超过2000 道尔顿,测定的主要对象是分子量只 有几百道尔顿的有机小分子,因为当时的离子化方法容 易使极性大的、受热不稳定的生物大分子受到破坏，所 以用质谱对生物大分子的测定是个很大的难题。 而在蛋白质、多肽等大分子水平上理解生物学和医 学,对它们的鉴定、了解其性能特征、结构构建以及它 们之间的相互作用,是非常必要的,是研究生命科学的基 础。因此,发展分离、分析生物大分子的方法,是20 世 纪80 年代以来的研究热点, “看清”生物大分子的“真面 目”曾经是众多科学家的梦想。诺贝尔化学奖获得者 John B. Fenn 和 Koichi Tanaka在这一领域的重大突 破将这一梦想变成了现实
历史表明:质谱分析的发展 取决于离子化方法的发展 1912年荣获1906年诺贝尔奖的J.J. Thompson 就首次阐明了按分子大小不同和电荷分离分子的可能性, 并以 Thompson(Th)为单位表达质量/电荷比。奠定 了质谱分析的基础 John b.Fenn和 Koichi tanaka以前的离子化方法: 电子轰击电离(E|) 化学电离(C)方法 场致电离(F)及场解吸电离(FD) 快原子轰击(FAB)电离 0/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University
10/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University Chaoqun Wu, Fudan University 18 历史表明：质谱分析的发展 取决于离子化方法的发展 1912 年荣获1906 年诺贝尔奖的J . J . Thompson 就首次阐明了按分子大小不同和电荷分离分子的可能性, 并以Thompson ( Th) 为单位表达质量/ 电荷比。奠定 了质谱分析的基础。 John B. Fenn 和 Koichi Tanaka以前的离子化方法： 电子轰击电离( EI) 化学电离(CI) 方法 场致电离(FI) 及场解吸电离(FD) 快原子轰击( FAB) 电离
其中,19831年,英国科学家M. Barber等人发明的快 原子轰击(FAB)电离方法,它适用于挥发性极低、极 性很强的有机化合物、离子型化合物、热不稳定的分 子量较大的化合物,如氨基酸、多肽、糖、低聚糖、金 属络合物等等。因此,有人把快原子轰击(FAB)电离 方法的发现誉为质谱学跨入生物学领域的里程碑。 但上述电离方法还不能说明测定超过103a分子 量的可靠性,对于普通蛋白质的分子量,从103到105Da 甚至可达到5×106Da的大的酶络合物而言,依然是无 能为力的。但这些方法对以后的成功给予了重大的推 动 0/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University
10/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University Chaoqun Wu, Fudan University 19 其中，1981 年,英国科学家M.Barber 等人发明的快 原子轰击( FAB) 电离方法,它适用于挥发性极低、极 性很强的有机化合物、离子型化合物、热不稳定的分 子量较大的化合物,如氨基酸、多肽、糖、低聚糖、金 属络合物等等。因此,有人把快原子轰击( FAB) 电离 方法的发现誉为质谱学跨入生物学领域的里程碑。 但上述电离方法还不能说明测定超过103Da 分子 量的可靠性,对于普通蛋白质的分子量,从103 到105Da , 甚至可达到5×106 Da 的大的酶络合物而言,依然是无 能为力的。但这些方法对以后的成功给予了重大的推 动
JB.Fenn于1984~1987年间发明的电喷雾电离 ( Electro-Spray lonisation,ES)技术及其应用。ESI 质谱可检测的分子量达到几十万道尔顿,灵敏度大致在 fmo|~pmo|水平。 K. Tanaka于1987~1988年间发明的软激光解吸附电 离( Soft Laser desorption,SLD)及其应用,基于软激 光解析电离发展为基质辅助的激光解吸附离子化技术 (Matrix-Assisted Laser desorption /onization MALD 使质谱方法测定生物大分子的分子量超过105Da 0/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University
10/27/2005 Chaoqun Wu, Fudan University Chaoqun Wu, Fudan University 20 J .B. Fenn 于1984～1987 年间发明的电喷雾电离 ( Electro-Spray Ionisation , ESI) 技术及其应用。ESI 质谱可检测的分子量达到几十万道尔顿,灵敏度大致在 fmol～pmol 水平。 K. Tanaka 于1987～1988 年间发明的软激光解吸附电 离 (Soft Laser Desorption , SLD) 及其应用, 基于软激 光解析电离发展为基质辅助的激光解吸附离子化技术 (Matrix–Assisted Laser Desorption /Ionization MALDI)。 使质谱方法测定生物大分子的分子量超过105 Da