A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
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.
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).
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 ט....
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 א.......
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 (
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?.......
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.
....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 |
This article has been published
Video Coming Soon
ABOUT JoVE
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved