高分辨质谱核酸修饰研究

检测项目

5-甲基胞嘧啶 (5mC)：DNA中最常见的修饰，参与基因表达调控、基因组印迹和X染色体失活等过程。

5-羟甲基胞嘧啶 (5hmC)：5mC的氧化衍生物，在哺乳动物大脑和胚胎干细胞中含量丰富，是DNA去甲基化的中间产物。

N6-甲基腺嘌呤 (m6A)：真核生物mRNA中最普遍、最丰富的内部修饰，影响mRNA的剪接、出核、稳定性和翻译。

假尿嘧啶 (Ψ)：RNA中丰度最高的修饰之一，由尿嘧啶异构化形成，影响tRNA结构、rRNA功能和mRNA翻译。

N1-甲基腺嘌呤 (m1A)：分布于tRNA、rRNA和mRNA上，可影响RNA的二级结构和蛋白质翻译的保真度。

2‘-O-甲基化 (Nm)：在核糖2‘-OH位点的甲基化，广泛存在于各种RNA中，能增强RNA的稳定性和抵抗降解。

N7-甲基鸟嘌呤 (m7G)：常见于真核生物mRNA的5‘帽结构，也存在于tRNA和rRNA内部，对翻译起始至关重要。

N4-乙酰胞嘧啶 (ac4C)：一种保守的化学修饰，主要存在于tRNA和18S rRNA上，近期发现也存在于mRNA并促进翻译。

肌苷 (I)：由腺嘌呤脱氨形成，在tRNA反密码子摆动位点常见，也存在于mRNA的A-to-I编辑事件中。

二氢尿嘧啶 (D)：嘧啶环被还原的产物，是tRNA中最常见的修饰之一，有助于维持tRNA的L形三维结构。

检测范围

基因组DNA：系统性分析全基因组或特定区域的DNA甲基化（如5mC, 5hmC）模式及其动态变化。

信使RNA (mRNA)：全面鉴定mRNA上的多种内部修饰，如m6A、m5C、Ψ等，绘制转录组范围的修饰图谱。

转运RNA (tRNA)：检测tRNA上高度密集且种类繁多的修饰，这些修饰对tRNA的折叠、稳定性和功能至关重要。

核糖体RNA (rRNA)：分析rRNA上的保守修饰位点，研究其对核糖体组装、结构和翻译功能的影响。

非编码小RNA：包括microRNA、siRNA等，探索其末端或内部修饰对其生物发生、稳定性和沉默活性的调控。

环状RNA (circRNA)：新兴的研究领域，检测circRNA上是否存在类似于线性RNA的修饰及其潜在功能。

线粒体与叶绿体核酸：研究细胞器基因组DNA及其转录本的特异性修饰，揭示其在能量代谢中的角色。

病毒核酸：分析病毒基因组（DNA或RNA）的修饰状态，探讨其如何帮助病毒逃逸宿主免疫或调控生命周期。

细胞外游离核酸：如循环肿瘤DNA（ctDNA）中的修饰特征，可作为疾病诊断与监测的无创生物标志物。

古生物或特殊环境样本核酸：应用于考古学、地质微生物学等领域，检测极端条件下保存的核酸中的修饰信息。

检测方法

液相色谱-串联质谱 (LC-MS/MS)：将核酸酶解为单核苷或寡核苷后进样，通过多反应监测实现修饰核苷的绝对定量。

高分辨液相色谱-质谱联用 (LC-HRMS)：利用高分辨质谱精确测定核苷质量数，实现未知修饰的发现与已知修饰的非靶向筛查。

基质辅助激光解吸电离质谱 (MALDI-MS)：适用于寡核苷酸片段的直接分析，可获取序列及修饰位点信息，常用于小规模验证。

电喷雾电离质谱 (ESI-MS)：与液相色谱联用的主流离子化方式，产生多电荷离子，适合分析大分子量核酸及其酶解产物。

自上而下质谱 (Top-down MS)：直接对完整的核酸分子进行质谱分析，保留所有修饰信息和序列连接信息，技术挑战较大。

自下而上质谱 (Bottom-up MS)：将核酸酶解成短片段后进行质谱分析，是目前最常用、最灵敏的核酸修饰组学策略。

同位素标记定量法：使用稳定同位素标记的内标核苷进行绝对定量，或使用化学标记策略（如重亚硫酸盐）区分修饰类型。

多级碎裂质谱 (MSn)：通过多级质谱裂解获得更详细的碎片离子信息，用于确定复杂或未知修饰的结构与精确位点。

亲水相互作用色谱分离 (HILIC)：常用于LC-MS/MS前端的色谱分离方法，能有效保留和分离极性很强的核苷或寡核苷酸。

化学衍生化辅助检测：通过化学反应对特定修饰（如5hmC）进行标记或转化，增强其质谱响应或引入质量标签以便区分。

检测仪器设备

四极杆-飞行时间质谱仪 (Q-TOF MS)：结合四极杆的质量选择能力和TOF的高分辨率、高质量精度，是发现和鉴定未知修饰的理想平台。

轨道阱系列质谱仪 (Orbitrap MS)：凭借其超高分辨率和质量精度，能精确区分质量数极其接近的修饰核苷，是定量组学的核心设备。

三重四极杆质谱仪 (Triple Quadrupole MS, QqQ)：基于多反应监测模式，具有极高的灵敏度和特异性，是进行靶向绝对定量的金标准。

线性离子阱-轨道阱组合质谱仪 (LTQ-Orbitrap)：兼具离子阱的多级碎裂能力和轨道阱的高分辨检测能力，适合深度结构解析。

超高效液相色谱系统 (UHPLC)：提供快速、高分离度的色谱分离，缩短分析时间并提高峰容量，与高分辨质谱联用提升整体性能。

纳升液相色谱系统 (nanoLC)