Applications de la spectrométrie de masse en tandem par chromatographie liquide dans la recherche sur les produits naturels : les alcaloïdes tropanes comme étude de cas

Résumé

Nous présentons une méthode d’annotation et de classification des alcaloïdes tropanes basée sur la spectrométrie de masse rapide (MS)/spectrométrie de masse (MS), utile à la fois pour la déréplication préliminaire d’échantillons contenant des tropanes et la découverte de nouveaux alcaloïdes pour l’isolement.

Résumé

Bien que de nombreux médicaments utilisés aujourd’hui soient d’origine synthétique, les produits naturels fournissent toujours une riche source de diversité chimique et de bioactivité nouvelles, et peuvent donner des pistes prometteuses pour des maladies résistantes ou émergentes. Le défi, cependant, est double : non seulement les chercheurs doivent trouver des produits naturels et élucider leurs structures, mais ils doivent également identifier ce qui vaut la peine d’être isolé et analysé (et ce qui est déjà connu - un processus connu sous le nom de déréplication). Avec l’avènement de l’instrumentation analytique moderne, le rythme de la découverte et de la déréplication des produits naturels s’est accéléré. La chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS) est devenue une technique particulièrement précieuse pour identifier et classer les structures chimiques. Les alcaloïdes tropanes (AT) sont des composés d’origine végétale d’une grande importance médicinale et toxicologique. Dans cette étude, nous avons développé un flux de travail de dépistage basé sur LC-MS/MS en utilisant les multiples configurations MS/MS disponibles sur un spectromètre de masse à triple quadripôle (QQQ) pour annoter et classer les structures TA en fonction de leurs modèles de fragmentation distincts. En utilisant une combinaison de balayages d’ions de produits dépendants des données (DD), de balayages d’ions précurseurs (PrIS) et de balayages de perte neutre (NLS), nous avons appliqué cette méthode à des extraits riches en TA des solanacées Datura stramonium et Datura metel. Cette méthode est rapide, sensible et a été utilisée avec succès à la fois pour la déréplication préliminaire d’échantillons complexes contenant de l’AT et pour la découverte d’un nouveau candidat pour l’isolement, la purification (et éventuellement l’essai biologique).

Introduction

Bien que les molécules entièrement synthétiques aient pris de l’importance dans la découverte de médicaments au cours des dernières décennies, près des deux tiers de tous les médicaments approuvés au cours des 39 dernières années sont des produits naturels ou inspirés de produits ^naturels1,2 , ce qui souligne l’importance continue de la recherche sur les produits naturels. Les alcaloïdes, certains produits naturels contenant de l’azote, sont particulièrement prisés pour leurs propriétés médicinales. Les alcaloïdes tropanes (TA) contenant le [3.2.1.]-système bicycliq....

Protocole

ATTENTION : Veuillez consulter toutes les fiches de données de sécurité (FDS) pertinentes avant d’utiliser les produits chimiques répertoriés.

1. Préparation de l’échantillon

ATTENTION : L’azote liquide peut provoquer des brûlures cryogéniques. Utilisez des gants cryogéniques et des lunettes de protection dans un endroit bien ventilé. Les échantillons de plantes contenant des alcaloïdes peuvent être irritants pour la peau ; manipulez-les toujours avec des gants. Le méthanol est toxique et inflammable et doit être manipulé dans une hotte à l’abri des sources d’infla....

Discussion

Bien que les paramètres de l’instrument fournis dans le protocole permettent des performances satisfaisantes, l’utilisation réussie de cette méthode peut nécessiter une attention particulière ou une optimisation de plusieurs étapes critiques. Bien que le gradient de solvant HPLC fourni à l’étape 2.2 soit généralement approprié pour les alcaloïdes tropanes, il peut être nécessaire de le modifier en fonction du profil alcaloïde tropane de l’échantillon ou de l’esp.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
Acetonitrile, For UHPLC, suitable for mass spectometry	Sigma-Aldrich	900667	HPLC solvent
Argon gas	AirGas	AR UHP300	CID gas
Formic acid, 99% for analysis	Thermo Scientific	AC270480010	HPLC additive
Guard column holder	Restek	25812
HPLC, Shimadzu LC-2030C 3D Plus	Shimadzu	228-65802-58	HPLC column
LCMS, Shimdazu LCMS-8045	Shimadzu	225-31800-44	Mass spectrometer; we ran LabSolutions software, which is standard for Shimadzu instruments
Liquid nitrogen	AirGas	NI 180LT22
Methanol, for HPLC/UHPLC/LCMS	VWR	BDH 85800.400	For making extraction solvent
Microcentrifuge	VWR	2400-37
Microcentrifuge tubes, 1.5 mL	Fisher Scientific	05-408-129
Mortar	Fisher Scientific	FB961C	For grinding plant tissues
Pestle	Fisher Scientific	FB961M	For grinding plant tissues
Pipette 1000 mL	Gilson	F144059M
Pipette tip 1000 mL	Fisher scientific	02-707-404
Plant tissues	Various sources	N/A	Can be anything wild or cultivated
Polypropylene conical tubes, 15 mL	Fisher Scientific	05-539-4
Polystyrene cooler	ULINE	S-18312	The type of coolers that reagents for molecular biology are shipped in would be appropriate
Roc C18 3 µm, 100 mm x 4.6 mm	Restek	9534315	HPLC column
Roc C18, 10 mm x 4 mm	Restek	953450210	Guard column
Rocking shaker	Themo Scientific	11-676-680
Screw thread vial convenience kit (9 mm)	Fisher scientific	13-622-190	LCMS autosampler vials
Syringe, 3 mL	Fisher Scientific	03-377-27
Syringe filter 0.45 µm	Avantor/VWR	76479-008
Water, for use in liquid chromatography and mass spectrometry	JT Baker	9831-03	For making extraction solvent
Water solution, contains 0.1% v/v formic acid, For UHPLC, suitable for mass spectometry	Sigma-Aldrich	900687-1L	HPLC solvent