蛋白质磷酸化是最重要的翻译后修饰过程之一，在细胞功能的很多方面（包括信号转导，基因表达，代谢，细胞生长和酶促调节）起着关键作用。可逆的磷酸化过程通常是由蛋白激酶和蛋白磷酸酶的负反馈作用引起的，可以通过调节细胞过程的信号开关来调节酶的“开/关”状态。相同的激酶可以在许多不同的氨基酸残基上调节蛋白质的磷酸化，逐渐发生或分布性地发生多位点磷酸化过程。具有n个位点的蛋白质的多位点磷酸化过程可能产生（2n-1）个磷酸化形式，并且每个单独的磷酸化形式都可能具有独特的生物学效应。然而，从系统的角度研究多位点磷酸化的主要困难是不仅缺乏有关这些多位点磷酸化过程的深入机理，而且还缺乏有关个别磷酸形式的动态比例和作用信息。目前大多数分析方法仅表现了对单磷酸肽的关注，对于多磷酸肽的研究相对缺乏。这是由于在质谱分析过程中多磷酸肽信号由于电离效率和含量较低，因此质谱信号容易被单磷酸肽影响。中国科学院大连化学物理研究所吴仁安研究员团队构建了双金属锆-有机框架对多磷酸肽的高度特异性富集。图1为制备屏蔽分子改性的MOF及用于多磷酸肽的富集过程。

图1. （a）制备改性后MOF及用于多磷酸肽的富集过程；（b）UiO-66-NH₂ 和DZMOF 透射电镜图；（c）UiO-66-NH₂ 和DZMOF经单磷酸基团改性后ζ电势的变化。

实验中，作者比较了UiO-66-NH₂ 和DZMOF经单磷酸基团改性后对酪氨酸胰蛋白酶降解物的富集效果。

图2. UiO-66-NH₂ 和DZMOF经单磷酸基团改性后富集的酪氨酸胰蛋白酶降解物飞行时间质谱图。

最后，进一步比较了DZMOF 和DZMOF−FDP 对细胞降解物中单磷酸和多磷酸肽富集后的分布比例（如下图）。

图3. DZMOF 和DZMOF−FDP 对细胞降解物中单磷酸和多磷酸肽富集后的分布比例.

小结： 

具有两个磷酸基团（FDP）的亲水果糖分子是调节MOF表面性能的有效改性剂。此外，通过分别控制改性剂和基质的用量，发现不仅表面改性剂而且基质材料也对多磷酸肽的特定富集做出了巨大贡献。用FDP（DZMOF-FDP）修饰的以金属为中心的双金属锆-有机框架对模拟样品中的多磷酸肽显示出最佳选择性。DZMOF-FDP对多磷酸肽的优越特异性主要可归因于两个原因。首先是将亲水性和柔性FDP分子应用于DZMOF会生成具有富金属基质和二磷酸酯界面预配位的功能配体。FDP与DZMOF的金属位点之间的强相互作用产生了很高的抗干扰性能，从而消除了非磷酸化肽和单磷酸肽的干扰。其次是在富集过程中多磷酸肽与DZMOF之间的牢固结合，可以取代DZMOF表面上的FDP分子。

这一成果发表在ACS Appl. Mater. Interfaces上。标题为“Highly Specific Enrichment of Multi-phosphopeptides by the Diphosphorylated Fructose-Modified Dual-Metal-Centered Zirconium−Organic Framework” DOI: 10.1021/acsami.8b11138