JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

אנו מציגים שיטה לביאור וסיווג מבוססי ספקטרומטריית מסה מהירה (MS)/ספקטרומטריית מסה (MS) של אלקלואידים טרופאניים, שימושית הן לשכפול ראשוני של דגימות המכילות טרופאן והן לגילוי אלקלואידים חדשים לבידוד.

Abstract

למרות שתרופות רבות המשמשות כיום הן סינתטיות במקורן, מוצרים טבעיים עדיין מספקים מקור עשיר למגוון כימי חדש ולפעילות ביולוגית, ויכולים להניב לידים מבטיחים למחלות עמידות או מתפתחות. האתגר, עם זאת, הוא כפול: לא רק שעל החוקרים למצוא תוצרים טבעיים ולהבהיר את המבנים שלהם, אלא עליהם גם לזהות מה כדאי לבודד ולבדוק (ומה שכבר ידוע - תהליך המכונה dereplication). עם הופעתו של מכשור אנליטי מודרני, קצב הגילוי והשכפול של מוצרים טבעיים הואץ. ספקטרומטריית מסה של כרומטוגרפיה נוזלית טנדם (LC-MS/MS) הפכה לטכניקה בעלת ערך רב במיוחד לזיהוי וסיווג מבנים כימיים. אלקלואידים טרופאן (TAs) הם תרכובות צמחיות בעלות חשיבות רפואית וטוקסיקולוגית רבה. במחקר זה, פיתחנו זרימת עבודה של סינון מבוססת LC-MS/MS תוך שימוש בתצורות MS/MS המרובות הזמינות בספקטרומטר מסות משולש מרובע (QQQ) כדי להוסיף הערות ולסווג מבני TA בהתבסס על דפוסי הפיצול הייחודיים שלהם. על ידי שימוש בשילוב של סריקות יוני מוצר תלויות נתונים (DD), סריקות יונים מקדימות (PrIS) וסריקות אובדן ניטרליות (NLS), יישמנו שיטה זו על תמציות עשירות בת"א של הסוליות Datura stramonium ו - Datura metel. שיטה זו היא מהירה, רגישה, ושימשה בהצלחה הן לשכפול ראשוני של דגימות מורכבות המכילות TA והן לגילוי מועמד חדש לבידוד, טיהור (ובסופו של דבר ביו-אסיה).

Introduction

אף על פי שמולקולות סינתטיות לחלוטין הפכו לבולטות יותר בגילוי תרופות בעשורים האחרונים, כמעט שני שלישים מכל התרופות שאושרו ב-39 השנים האחרונות הן מוצרים טבעיים או בהשראת מוצרים טבעיים,1,2  מה שמדגיש את החשיבות המתמשכת של מחקר מוצרים טבעיים. אלקלואידים, מוצרים טבעיים מסוימים המכילים חנקן, מוערכים במיוחד בזכות תכונותיהם הרפואיות. אלקלואידים טרופאן (TAs) המכילים את [3.2.1.]- מערכת דו-גלגלית המכילה חנקן, מיוצרת בעיקר על ידי צמחים ממשפחות הסולניים (סולניים), אריתרוקסילאיים (Erythroxylaceae) וקונבולוולוסיים (Convolvulaceae). דוגמאות כוללות אטרופין, סקופולמין וקוקאין; מספר טרופיות חצי סינתטיות או סינתטיות משמשות גם מבחינה קלינית3. TAs ונגזרותיהם משמשים לטיפול במצבים רבים 3,4 וכמה מתרופות אלה מופיעות ברשימת התרופות החיוניות5 של ארגון הבריאות העולמי לשנת 2023. בשל פעילותם רבת העוצמה, TAs משמשים גם לשעות הפנאי (כממריצים או מדלירים) ועלולים לגרום להרעלה בבליעה של צמחים (או תכשירים) המכילים אותם 6,7. TAs אינם רצויים במזון לבני אדם ובעלי חיים8 ויכולים להכתים תה, תבלינים, דגנים, דבש ותוספי צמחים 9,10. הן בשל ההבטחה הרפואית שלהן והן בשל יכולתן להרעיל, שיטות אנליטיות שיכולות לסייע בגילוי TAs חדשים (וזיהוי של TAs ידועים) הן שימושיות.

בספקטרומטריית מסות מקבילה (MS/MS), "מסנני מסה" (למשל, קוואדרופולים, צינורות זמן טיסה) מחוברים זה לזה פיזית ("בחלל"), או שמכשיר מפעיל צעדי תגובה/הפרדה נוספים "בזמן". MS/MS בחלל משתמש במצבים שונים כדי לבחור ולפרק יונים שונים במסנני המסה השונים (למשל, הקוואדרופולים של מכשיר משולש-מרובע או מכשיר QQQ). ניתן להשתמש במצבים שונים אלה כדי לקבוע אילו מקטעים ספציפיים מיוצרים על ידי יון נתון (סריקת יוני מוצר), אילו יונים בדגימה מניבים מקטעים מסוימים (סריקת יונים מקדימים או PrIS) או עוברים אובדן של מסה אופיינית (סריקת אובדן נייטרלי או NLS), או אילו תרכובות ספציפיות מכילות אילו מקטעים ספציפיים (ניטור תגובה מרובה). MS/MS, אם כן, מספק מקטעים שימושיים להצעת מבנים לתרכובות חדשות או לאישור נוכחותה של תרכובת קיימת. MS/MS נמצא בשימוש הולך וגובר בגילוי תרופות, כימיה של מוצרים טבעיים ושדות מטבולומיים 11,12, ושימש לפרופיל מינים המכילים אלקלואידים (לאפיון פיטוכימי או ניתוח כימוטקסונומי) ולזיהוי וכימות אלקלואידים ספציפיים במזון או בצמחי מרפא 10,13,14,15,16.

למרות טכניקות ספקטרומטריית המסות הרבות הזמינות, ישנם אתגרים במציאת אלקלואידים חדשים. בנוסף למציאת אורגניזם מועמד לסינון, אישור מבני מלא של אלקלואיד הוא תהליך מפרך שעשוי לכלול טכניקות אנליטיות רבות ושונות. בנוסף, החוקרים יוכלו לבודד תרכובת שכבר ידועה, תוך בזבוז עבודה, זמן ומשאבים. הדבר קשה במיוחד עבור ת"א, שם מדווחים על מאות, אם לא אלפי ת"א, שרבים מהם איזומריים זה עם זה. התהליך של "זיהוי הידועים והבדילתם מן הנעלמים" מכונה שכפול. מאגרי מידע של זמני השמירה (r.t.s) ושברי מסה של TAs שונים ותרכובות אחרות מתפרסמים כדי לסייע בתהליך זה17,18. אף על פי כן, השכפול מייגע; רק ביאור (כלומר, הקצאת מבנים משוערים) לאלקלואידים בכל כרומטוגרמה LC-MS/MS של הדגימה גוזל זמן. לאחרונה, הן רשת מולקולרית1 9,20 והן שכפול ידני 18,21,22 שימשו עבור אלקלואידים של בנזיליסוקינולין, אינדול מונוטרפן וטרופאן, ו-PrISs שימשו ל"סינון מבני" של ספקטרום לזיהוי אלקלואידים מסוג פירוליזידין וסולנין 23,24. עם זאת, אין שיטות או זרימות עבודה ספציפיות זמינות לשכפול מהיר מבוסס LC-MS/MS של דגימות המכילות TA, אף על פי שלדגימות TA יש מקטעים נפוצים וקלים לזיהוי (איור 1). השיטה המתוארת כאן משתמשת בשילוב של סריקות יוני תוצר תלויי נתונים (DD), PrISs ו-NLSs כדי לבאר ולסווג מבני TA בצמחים בהתבסס הן על תבניות הפיצול הנפרדות של טרופאנים מונו, די ותלת-תחליפים (איור 1A) והן על ההפסדים של קבוצות אסטר נפוצות שנמצאו בלקלואידים האלה (איור 1B). יצורי המחקר הם כמה מינים בסוג הסולת Datura. מקור עשיר של TAs מגוונים, Datura שימש לאורך ההיסטוריה של העולם למטרות רפואיות ותרבותיות17 - והוא מטריצה מאתגרת לשכפול בגלל TAs רבים, דומים מבחינה מבנית, המספקים לנו דוגמאות מושכות שעליהן ניתן לבחון את השיטה שלנו.

Protocol

התראה: עיין בכל גיליונות נתוני בטיחות החומרים הרלוונטיים (MSDS) לפני השימוש בכימיקלים הרשומים.

1. הכנת מדגם

אזהרה: חנקן נוזלי עלול לגרום לכוויות קריוגן. יש להשתמש בכפפות קריוגן והגנה על העיניים באזור מאוורר היטב. דגימות צמחים המכילות אלקלואידים יכולות להיות מעצבנות את העור; תמיד לטפל בהם עם כפפות. מתנול הוא רעיל ודליק ויש לטפל בו במכסה אדים הרחק ממקורות הצתה פוטנציאליים.

הערה: בתיאוריה, ניתן להשתמש ברקמת צמח מתורבת או פראית (מיובשת או טחונה טרייה); ההליך שלהלן הוא בדיוק זה שנעשה בו שימוש במהלך פיתוח השיטה.

  1. אם רקמת הצמח המעניינת טרייה, הקפיאו אותה על ידי הכנסתה לצינור חרוטי פוליפרופילן וטבילתה בחנקן נוזלי למשך 2-3 דקות.
  2. מניחים את רקמת הצמח הקפואה במכתש מצונן מראש (בצידנית פוליסטירן עם חנקן נוזלי), ובעזרת חומר מצונן מראש, טוחנים את הרקמה לאבקה אחידה.
  3. יש לשקול במהירות את כמות הרקמה הרצויה לתוך צינור מיקרוצנטריפוגה מפוליפרופילן באמצעות מרית מקוררת מראש, ולהוסיף מיד 20% מתנול (בטמפרטורת החדר [RT]) בריכוז של 1 מ"ל לכל 100 מ"ג רקמה.
    הערה: מתנול (20%) משמש בדרך כלל למיצוי TAs25. מדי פעם, 0.1% חומצה פורמית מתווספת, אם כי לא נצפה הבדל ביעילות המיצוי במהלך הפיתוח של שיטה זו ואחרים.
  4. הניחו את הצינורות הסגורים על שייקר נדנדה (מהירות בינונית) למשך 3 שעות לפחות ב-RT.
  5. צנטריפוגה את הצינורות ב 9464 x גרם במשך 10 דקות. פיפטה מהסופרנאטנט לתוך בקבוקון דוגמית אוטומטית LC-MS, או, אם עדיין מעונן, לסנן תחילה דרך מסנן מזרק 0.45 מיקרומטר.
    הערה: ניתן להשהות את הפרוטוקול כאן, אם כי יש לאחסן דגימות ותמציות צמחים טריים מעובדים במקפיא של -80 מעלות צלזיוס לפני הניתוח כדי למנוע פירוק אלקלואיד פוטנציאלי.

2. תצורת מכשיר LC-MS ואיסוף נתונים

זהירות: אצטוניטריל רעיל ודליק; יש להרחיק ממקורות הצתה ולשלוט באדים באמצעות מכסה אדים. חומצה פורמית היא קורוזיבית; יש להימנע ממגע עור ועין ולבשו ציוד מגן אישי מתאים.

  1. השתמש במכשיר LC-MS עם מקור יינון אלקטרוספריי (ESI) ועמוד HPLC בפאזה הפוכה (C18, 4.6 x 100 מ"מ).
  2. עבור HPLC, השתמש ב-0.1% חומצה פורמית ב-H2O כממס A וב-0.1% חומצה פורמית באצטוניטריל כממס B; אזנו את העמודה עם 99% A ו-1% B. הגדירו שיפוע של 30 דקות של 1%-50% B במשך 26 דקות, חזרו ל-1% B ב-26.01 דקות והחזיקו ב-1% B למשך 4 דקות. יש להשתמש בטמפרטורת תנור עמודים של 45°C ובקצב זרימה של 0.5 מ"ל/דקה.
  3. בשיטת LC-MS, השתמש בפרמטרי ההפעלה הבאים עבור ספקטרומטר המסות: מתח ממשק: 4.0 קילו-וולט, זרימת גז ערפילית: 3 ליטר/דקה, זרימת גז חימום: 10 ליטר/דקה, טמפרטורת DL: 250 °C, טמפרטורת בלוק חום: 400 °C, טמפרטורת ממשק: 300 °C, זרימת גז ייבוש: 10 ליטר/דקה, ולחץ גז דיסוציאציה (CID) (ארגון) המושרה על ידי התנגשות של 17 kPa.
  4. בנה שיטת MS במצב חיובי ESI הכוללת הן סריקת Q3 והן סריקת Q1 (100-1000 Da) המתפקדת כאירוע סקר (מוגדר לאורך שיטת LC), עם אי הכללת איזוטופים אוטומטית מופעלת. כלול סריקת יוני מוצר כאירוע תלוי של סריקת Q1 (ניתוח DD), עם חלון מסה של 50-1000 Da, אנרגיית תא התנגשות של -20 V, וזמן אירוע של <0.2 שניות.
    הערה: סף הספירה להפעלת סריקת יונים של מוצר DD של Q1 יכול להיות משתנה, אך בדרך כלל, נעשה שימוש ברמה של 7,000-10,000 ספירות. במכשירים מסוימים, כגון זה ששימש לפיתוח השיטה, סריקת Q3 מספקת דיוק מסה ורגישות גדולים יותר מאשר Q1 ונכללת כדי לאשר יונים שנצפו בסריקת Q1, אם כי ניתן להשמיט אותה משלב 2.4 ללא בעיה.
  5. לשיטת MS לעיל, הוסף PrISs במצב חיובי השווה לאורך שיטת LC עם אנרגיות תא התנגשות של -20 V וזמני אירוע של 0.75 שניות. ודא שבכל המקרים, פונקציות Automatic Isotope Exclude או De-isotoping מופעלות. ודא שערכי m/z המעניינים מקטעי TA (ב- Da, ראה איור 1A) הם 124.1 (עבור TAs חד-תחליפים, חלון מסה של 125-1000 Da), 122.1 ו- 140.1 (עבור TAs מוחלפים, חלונות מסה המתחילים ב- 123 ו- 141 Da, בהתאמה), ו- 156.1 ו- 138.1 (עבור TAs תלת-תחליפים, חלונות מסה המתחילים ב- 157 ו- 139 Da, בהתאמה).
    הערה: במהלך פיתוח השיטה, ה- PrIS פוצלו לשתי שיטות שונות, אחת עבור TAs מונו ו- disubstituted ואחת עבור TAs תלת-תחליפים, אם כי ניתן לפצל או לשלב אותם בכל דרך.
  6. בנה שיטת MS שנייה הכוללת את הפרמטרים בשלב 2.4.
    1. לשיטת MS/MS זו, הוסף NLS במצב חיובי השווה לאורך שיטת LC, עם אנרגיות תא התנגשות של -20 V וזמני אירוע של 0.75 שניות. ודא שבכל המקרים, פונקציות Automatic Isotope Exclude או De-isotoping מופעלות.
    2. ודא שמסות ההפסד הניטרליות של עניין עבור אסטרים על TAs (ב- Da, ראה איור 1B) הן 100.05 (עבור אסטרים שמקורם בחומצה טיגלית, חלון מסה של 110-1000 Da), 60.03 (עבור קבוצות אצטילי, חלון מסה של 100-1000 Da), ו- 166.06 (אסטרים של חומצה פנילקטית או טרופית, חלון מסה של 170-1000 Da).
  7. הורד את שיטת LC-MS וצור קבצי נתונים עבור דוגמאות של עניין. לאחר שעמודת HPLC מאוזנת ב- 45 °C, הפעל את הדגימות המעניינות באצווה או בקובץ פרויקט עם ריקים ממס מיצוי מתאימים בין מינים או סוגי רקמות שונים. נפח הזרקה טיפוסי הוא 10-20 μL.
    הערה: בנפחים גבוהים במיוחד, גלאי ספקטרומטר המסות עשוי להיות רווי. אם אתם מריצים דגימות מרוכזות מאוד, ודאו שמקור ה-ESI מנוקה ושהמכשיר מכוון באופן קבוע. ניתן להשהות את הפרוטוקול כאן לאחר איסוף כל הנתונים.

3. ניתוח נתונים

  1. בחן את כרומטוגרמת היונים הכוללת של סריקות Q1 ו- Q3 (וסריקת יונים של מוצר DD), ושים לב למסת האב של כל יונים שופעים בעלי תכונות דמויות TA: א) מסה <500 Da עבור יון [M+H]+ , בדרך כלל מסה זוגית, ב) r.t.s טיפוסי בין 2-22 דקות בשיטת LC לעיל, ו- c) מקטעים מהרשימה הבאה: m/z 93, 124, 142, 140, 122, 138, 156, 174, 110 או 128 Da.
  2. בדוק את הכרומטוגרמה/ערוץ PrIS עבור m/z 124, ושים לב אילו פסגות/יונים הם שבהם r.t.s (שנרשם בשלב 3.1) מייצר קטע זה. לחץ סריקה אחר סריקה דרך הכרומטוגרמה וכן בחן את ספקטרום MS/MS המלא המתקבל בסריקת יוני המוצר DD, במיוחד עבור מינים בעלי שפע נמוך יותר.
    הערה: מין אמיתי המכיל מקטע זה יתקיים עבור סריקות מרובות ויופיע הן בסריקות Q1 והן בסריקות Q3 (אם נעשה שימוש באחרון). גיליון אלקטרוני מצורף במידע התומך (קובץ משלים 1) כדי לסייע בביאורים.
  3. חזור על שלב 3.2 עם הכרומטוגרמות האחרות של PrIS. מכיוון שגם m/z 122 וגם m/z 122 מעידים על TAs שהוחלפו וגם m/z 138 וגם 156 מעידים על TAs משולשים, בחנו כרומטוגרמות/תעלות אלה יחד.
  4. בחן את הכרומטוגרמה/ערוצים של NLS עבור m/z 100, 60 ו-166, ושים לב אילו פסגות/יונים שבהם r.t.s (שנרשם בשלב 3.1) מייצרים הפסדים ניטרליים אלה. כמו עם PrIS, לחץ סריקה אחר סריקה דרך הכרומטוגרמה והשווה עם הפיצול המתקבל בסריקת יונים של מוצר DD, במיוחד עבור מינים בעלי שפע נמוך יותר.
  5. באמצעות השילוב של נתוני PrIS ו-NLS, הנתמכים על ידי תוצאות סריקת היונים של מכפלת DD, ערוך ביאורים משוערים של האלקלואידים שנצפו על-ידי הוספת מסת הטרופאן הקטנה ביותר (למשל, 124, 122 או 138) וההפסד הניטרלי ולאחר מכן התחשבות במסה הנותרת שנותרה.
    הערה: קבוצות אופייניות שמחליפות TAs (והמסות שלהם ב-Da) הן הידרוקסיל (18), אצטיל (60), פרופיוניל (74), איזובוטיריל (88), טיגלואיל (100), טיגלואיל/2-מתילבוטיריל רווי (102), או פנילקטט/חומצה טרופית (166).
  6. השווה ביאורים לאלקלואידים לאלה המדווחים בספרות17 ובמאגרי מידע (למשל, MoNA)26 כדי לקבוע אילו דפוסי תחליפי ת"א מדווחים (ואילו הם עשויים להיות חדשניים). בנוסף, השתמש בתקנים של כמה אלקלואידים טרופאן נפוצים (למשל, אטרופין, littorine, scopolamine) הזמינים מסחרית לאישור.
  7. למידע מבני נוסף עבור דגימות בשפע נמוך (PrIS ו-NLS עשויים לאסוף יונים מתחת לסף האירוע התלוי), אספו סריקת יוני מוצר ספציפית (תוך ניצול מסת העניין כיון מקדים) על דגימה מרוכזת יותר.
    הערה: שיטה זו פותחה במכשיר QQQ ברזולוציה נמוכה. עבור כל התרכובות החדשות המשוערות, יש להשתמש במכשיר MS ברזולוציה גבוהה כדי להשיג ספקטרום מסה מדויק.

תוצאות

כדי להדגים את יעילות השיטה, תערובת סטנדרטית של TAs (10 מיקרוגרם/מ"ל כל אחד מתערובת אצטילטרופין/אצטיל-פסאודוטרופין [monosubstituted], 10 מיקרוגרם/מ"ל כל אחד מתערובת של שני איזומרים אניסודאמינים [disubstituted], יחד עם hyoscyamine [monosubstituted], littorine [monosubstituted] ו-scopolamine [trisubstituted]) נותחה כבקרה חיובית (

Discussion

למרות שהפרמטרים של המכשיר המסופקים בפרוטוקול מאפשרים ביצועים משביעי רצון, השימוש המוצלח בשיטה זו עשוי לדרוש תשומת לב קפדנית או אופטימיזציה של מספר שלבים קריטיים. בעוד ששיפוע הממס HPLC המסופק בשלב 2.2 מתאים בדרך כלל לאלקלואידים טרופניים, ייתכן שיהיה צורך לשנות אותו בהתאם ל?...

Disclosures

למחברים אין ניגודי עניינים לחשוף.

Acknowledgements

עבודה זו מומנה על ידי מענק מחקר פקולטי (אוניברסיטת צפון מישיגן, הוענק ל- M.A.C.), מלגת מחקר לתואר ראשון (אוניברסיטת צפון מישיגן, הוענקה ל- J.C) והמחלקה לכימיה. המחברים רוצים להודות לג'ון ברגר (NMU) על הסיוע בהכנת רקמות צמחים, לחנה הוקינס (NMU) על התחזוקה של LC-MS ולסיוע בפתרון בעיות, ולד"ר ריאן פורנוולד ותלמידיו CH 495 (סינתזת מוצרים טבעיים) על הכנת תערובת אצטילטרופין. המחברים מבקשים גם להודות לד"ר דניאל ג'ונס (אוניברסיטת מישיגן) על רכישת ספקטרום MS/MS ברזולוציה גבוהה.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Acetonitrile, For UHPLC, suitable for mass spectometrySigma-Aldrich900667HPLC solvent
Argon gasAirGasAR UHP300CID gas
Formic acid, 99% for analysisThermo ScientificAC270480010HPLC additive
Guard column holderRestek25812
HPLC, Shimadzu LC-2030C 3D PlusShimadzu228-65802-58HPLC column
LCMS, Shimdazu LCMS-8045Shimadzu225-31800-44Mass spectrometer; we ran LabSolutions software, which is standard for Shimadzu instruments
Liquid nitrogenAirGasNI 180LT22
Methanol, for HPLC/UHPLC/LCMSVWRBDH 85800.400For making extraction solvent
Microcentrifuge VWR2400-37
Microcentrifuge tubes, 1.5 mLFisher Scientific05-408-129
Mortar Fisher ScientificFB961CFor grinding plant tissues
PestleFisher ScientificFB961MFor grinding plant tissues
Pipette 1000 mLGilson F144059M
Pipette tip 1000 mLFisher scientific02-707-404
Plant tissuesVarious sourcesN/ACan be anything wild or cultivated
Polypropylene conical tubes, 15 mLFisher Scientific05-539-4
Polystyrene coolerULINES-18312The type of coolers that reagents for molecular biology are shipped in would be appropriate
Roc C18 3 µm, 100 mm x 4.6 mmRestek9534315HPLC column
Roc C18, 10 mm x 4 mmRestek953450210Guard column
Rocking shakerThemo Scientific11-676-680
Screw thread vial convenience kit (9 mm)Fisher scientific13-622-190LCMS autosampler vials
Syringe, 3 mLFisher Scientific03-377-27
Syringe filter 0.45 µm Avantor/VWR76479-008
Water, for use in liquid chromatography and mass spectrometryJT Baker9831-03For making extraction solvent
Water solution, contains 0.1% v/v formic acid, For UHPLC, suitable for mass spectometrySigma-Aldrich900687-1LHPLC solvent

References

  1. Newman, D. J., Cragg, G. M. Natural products as sources of new drugs over the 30 years from 1981 to 2010. J Nat Prod. 75, 311-335 (2012).
  2. Newman, D. J., Cragg, G. M. Natural products as sources of new drugs over the nearly four decades from 01/1981 to 09/2019. J Nat Prod. 83 (3), 770-803 (2020).
  3. Kohnen-Johannsen, K., Kayser, O. Tropane alkaloids: Chemistry, pharmacology, biosynthesis and production. Molecules. 24 (4), 796 (2019).
  4. Shim, K. H., Kang, M. J., Sharma, N., An, S. S. A. Beauty of the beast: anticholinergic tropane alkaloids in therapeutics. Nat Prod Bioprospect. 12 (1), 33 (2022).
  5. Web Annex A. World Health Organization Model List of Essential Medicines - 23rd List, 2023. The Selection and Use of Essential Medicines 2023: Executive Summary of the Report of the 24th WHO Expert Committee on the Selection and Use of Essential Medicines. , 24-28 (2023).
  6. Kerchner, A., Farkas, A. Worldwide poisoning potential of Brugmansia and Datura. Forensic Toxicol. 38, 30-41 (2020).
  7. Hanna, J. P., Schmidley, J. W., Braselton, W. E. Datura delirium. Clin Neuropharmacol. 15, 109-113 (1992).
  8. Alexander, J., et al. Scientific opinion of the panel on contaminants in the food chain on a request from the European Commission on tropane alkaloids (from Datura sp.) as undesirable substances in animal feed. EFSA J. 691, 1-55 (2008).
  9. González-Gómez, L., Morante-Zarcero, S., Pérez-Quintanilla, D., Sierra, I. Occurrence and chemistry of Tropane alkaloids in foods, with a focus on sample analysis methods: A review on recent trends and technological advances. Foods. 11 (3), 407 (2022).
  10. Cirlini, M., Cappucci, V., Galaverna, G., Dall'Asta, C., Bruni, R. A sensitive UHPLC-ESI-MS/MS method for the determination of tropane alkaloids in herbal teas and extracts. Food Control. 105, 285-291 (2019).
  11. Amorim Madiera, P. J., Florencio, M. H., Prasain, J. Applications of Tandem Mass Spectrometry: From Structural Analysis to Fundamental Studies. Tandem Mass Spectrometry - Applications and Principles. , (2012).
  12. Xing, J., Xie, C., Lou, H. Recent applications of liquid chromatography-mass spectrometry in natural products bioanalysis. J Pharm Biomed Anal. 44 (2), 368-378 (2007).
  13. Negrin, A., Long, C., Motley, T. J., Kennelly, E. J. LC-MS metabolomics and chemotaxonomy of caffeine-containing holly (Ilex) species and related taxa in the Aquifoliaceae. J. Agric. Food Chem. 67 (19), 5687-5699 (2019).
  14. Och, A., Szewczyk, K., Pecio, L., Stochmal, A., Zaluski, D., Bogucka-Kocka, A. UPLC-MS/MS profile of alkaloids with cytotoxic properties of selected medicinal plants of the Berberidaceae and Papaveraceae families. Oxid Med Cell Longevity. 2017, 9369872 (2017).
  15. Li, Y., Pang, T., Shi, J., Liu, X., Deng, J., Lin, Q. Simultaneous determination of alkaloids and their related tobacco-specific nitrosamines in tobacco leaves using LC-MS-MS. J Chromatogr Sci. 53 (10), 1730-1736 (2015).
  16. González-Gómez, L., Morante-Zarcero, S., Pereira, J. A. M., Câmara, J. S., Sierra, I. Improved analytical approach for determination of tropane alkaloids in leafy vegetables based on µ-QuEChERS combined with HPLC-MS/MS. Toxins. 14 (10), 650 (2022).
  17. Cinelli, M. A., Jones, A. D. Alkaloids of the Genus Datura: Review of a rich resource for natural product discovery. Molecules. 26, 2629 (2021).
  18. Gonçalves Dantas, C., et al. Dereplication of tropane alkaloids from four Erythroxylum species using liquid chromatography coupled with ESI-MSn and HRESIMS. Rapid Commun Mass Spectrom. 37 (21), e9629 (2023).
  19. Santos, C. L. G., et al. Molecular networking-based dereplication of strictosidine-derived monoterpene indole alkaloids from the curare ingredient Strychnos peckii. Rapid Commun Mass Spectrom. 34 (3), e8683 (2020).
  20. Qin, G. F., et al. MS/MS-based molecular networking: An efficient approach for natural products dereplication. Molecules. 28, 157 (2023).
  21. Du, N., Zhou, W., Jin, H., Liu, Y., Zhou, H., Liang, X. Characterization of tropane and cinnamamide alkaloids from Scopolia tangutica by high-performance liquid chromatography with quadrupole time-of-flight tandem mass spectrometry. J Sep Sci. 42 (6), 1163-1173 (2019).
  22. Agnes, S. A., et al. Implementation of a MS/MS database for isoquinoline alkaloids and other annonaceous metabolites. Sci Data. 9 (1), 270 (2022).
  23. Sixto, A., Pérez-Parada, A., Niell, S., Heinzen, H. GC-MS and LC-MS/MS workflows for the identification and quantitation of pyrrolizidine alkaloids in plant extracts, a case study: Echium plantagineum. Rev Bras Farmacog. 29 (4), 500-503 (2019).
  24. Wang, H., Xu, X., Wang, X., Guo, W., Jia, W., Zhang, F. An analytical strategy for discovering structural analogues of alkaloids in plant food using characteristic structural fragments extraction by high resolution orbitrap mass spectrometry. LWT- Sci Technol. 154, 112329 (2022).
  25. Parks, H. M., et al. Redirecting tropane alkaloid metabolism reveals pyrrolidine alkaloid diversity in Atropa belladonna. New Phytol. 237 (5), 1810-1825 (2023).
  26. . MassBank of North America Available from: https://mona.fiehnlab.ucdavis.edu (2024)
  27. Maier, I., et al. Fluorodaturatin und Homofluorodaturatin - zwei neue β-carbolinderivate in Samen von Datura stramonium L. var. stramonium. Monatsh Chem. 112, 1425-1439 (1981).
  28. Jennett-Siems, K., et al. Chemotaxonomy of the pantropical genus Merremia (Convolvulaceae) based on the distribution of tropane alkaloids. Phytochemistry. 66, 1448-1464 (2005).
  29. Kohnen, K. L., Sezgin, S., Spiteller, M., Hagels, H., Kayser, O. Localization and organization of scopolamine biosynthesis in Duboisia myoporoides R. Br. Plant Cell Physiol. 59 (1), 107-118 (2018).
  30. Guan, P., et al. Full collision energy ramp-MS2 spectrum in structural analysis relying on MS/MS. Anal Chem. 93 (46), 15381-15389 (2021).
  31. Al Balkhi, M. H., Schlitz, S., Lesur, D., Lanoue, A., Wadouachi, M., Boitel-Conti, M. Norlittorine and norhyoscyamine identified as products of littorine and hyoscyamine metabolism by 13C-labeling in Datura innoxia hairy roots. Phytochemistry. 74, 105-114 (2012).
  32. Sumner, L. W., et al. Proposed minimum reporting standards for chemical analysis. Metabolomics. 3, 211-221 (2007).
  33. Gambaro, V., Labbe, C., Castillo, M. Angeloyl, Tigloyl and Senecioyloxytropane Alkaloids from Schizanthus hookerii. Phytochemistry. 22 (8), 1838-1839 (1983).
  34. Christen, P., Cretton, S., Humam, M., Bieri, S., Muñoz, O., Joseph-Nathan, P. Chemistry and biological activity of alkaloids from the genus Schizanthus. Phytochem Rev. 19, 615-641 (2020).
  35. Lounasmaa, M., Tamminen, T. The Tropane Alkaloids. The Alkaloids: Chemistry and Pharmacology. , (1993).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

LC MS MSDatura

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved