Tibet Tıbbında İyon Tuzağı Kütle Spektrometrisi ve Çok Aşamalı Parçalanma Analizi Kullanılarak Bileşik Yapının Standartlaştırılmış Tanımlanması
Summary
Burada, Tibet tıbbındaki karmaşık doğal ürün formülasyonlarındaki (matrisler) eser miktarları ve küçük bileşenleri tanımlamak için uygulanabilecek genel bir protokol ve tasarımı açıklıyoruz.
Abstract
Tibet ilaçları karmaşıktır ve çok sayıda bilinmeyen bileşik içerir, bu da moleküler yapıları hakkında derinlemesine araştırmayı çok önemli kılar. Sıvı kromatografisi-elektrosprey iyonizasyon uçuş süresi kütle spektrometresi (LC-ESI-TOF-MS), Tibet tıbbını çıkarmak için yaygın olarak kullanılır; Bununla birlikte, spektrum veritabanını kullandıktan sonra öngörülemeyen birçok bilinmeyen bileşik kalır. Bu makale, iyon tuzağı kütle spektrometresi (IT-MS) kullanarak Tibet tıbbındaki bileşenleri tanımlamak için evrensel bir yöntem geliştirmiştir. Yöntem, numune hazırlama, MS ayarı, LC ön çalıştırma, yöntem oluşturma, MS edinimi, çok aşamalı MS operasyonu ve manuel veri analizi için standartlaştırılmış ve programlanmış protokolleri içerir. Tibet tıbbı Abelmoschus manihot tohumlarındaki iki temsili bileşik, tipik bileşik yapılarının ayrıntılı bir analizi ile çok aşamalı parçalanma kullanılarak tanımlanmıştır. Buna ek olarak, makalede iyon modu seçimi, mobil faz ayarı, tarama aralığı optimizasyonu, çarpışma enerjisi kontrolü, çarpışma modu geçişi, parçalanma faktörleri ve yöntemin sınırlamaları gibi hususlar tartışılmaktadır. Geliştirilen standartlaştırılmış analiz yöntemi evrenseldir ve Tibet tıbbında bilinmeyen bileşiklere uygulanabilir.
Introduction
Geleneksel Çin tıbbında (TCM) eser bileşenlerin kalitatif analizi, araştırmada çok önemli bir konu haline gelmiştir. TCM’deki çok sayıda bileşik nedeniyle, nükleer manyetik rezonans spektrometresi (NMR) veya X-ışını difraktometresi (XRD) analizi için bunları izole etmek zordur, bu da sadece düşük numune hacimleri gerektiren kütle spektrometresi (MS) tabanlı yöntemleri giderek daha popüler hale getirir. Ek olarak, MS ile birleştirilmiş sıvı kromatografisi (LC), son yıllarda TCM araştırmalarında, karmaşık numunelerin daha iyi ayrılması ve kimyasal bileşiklerin kalitatif analizi için yaygın olarak kullanılmaktadır1. Yaygın bir yöntem, Tibet tıbbı2 ile ilgili nitel araştırmalarda yaygın olarak kullanılan sıvı kromatografisi-elektrosprey iyonizasyon uçuş süresi kütle spektrometrisidir (LC-ESI-TOF-MS). Bu yöntemle, karmaşık bileşenler bir LC sütununda zenginleştirilir ve ayrılır ve bir MS dedektörü kullanılarak addukt iyonlarının kütle-yük oranı (m / z) gözlenir. Tandem MS (MS/MS veya MS2) veritabanlarında arama yapmak, şu anda kuadrupol uçuş süresi (Q-TOF) MS ve Orbitrap MS3 kullanarak küçük molekül analizinde kendinden emin bileşik ek açıklamalar için en hızlı yaklaşımdır. Bununla birlikte, veritabanlarının düşük kalitesi ve çeşitli izomerlerin varlığı, bilinmeyen bileşiklerin tanımlanmasını engellemektedir. Ayrıca MS/MS veri tabanının sağladığı bilgiler 4,5,6,7 ile sınırlıdır. Her TCM’deki kimyasal bileşikleri, diğer TCM’lere yaygın olarak uygulanabilecek genel bir protokol kullanarak araştırmak önemlidir.
IT-MS, halka elektrotlarına farklı radyo frekansı (RF) voltajları uygulayarak çok çeşitli iyonları yakalar8. IT-MS, zaman serisi çok aşamalı MS taramalarını çeşitli kronolojik sıralarda gerçekleştirebilir ve bileşen çok aşamalı MS (MS n) parçalanmasını sağlar, buradan, ürün iyonu aşamalarınınsayısı 9’dur. Doğrusal IT-MS, sıralı MSn deneyleri için kullanılabileceğinden, yapı tanımlaması için en iyisi olarak kabul edilir10. Hedeflenen iyonlar lineer IT-MS1’de izole edilebilir ve biriktirilebilir. IT-MS’deki MS n (n ≥ 3), Q-TOF-MS’deki MS / MS’den daha fazla parça bilgisi sağlar. IT-MS, hedef iyonu ve parça iyonlarını kilitleyemediğinden, izomerler1 de dahil olmak üzere bilinmeyen bileşiklerin yapı aydınlatması için güçlü bir araçtır. MSn teknolojisi, bilinmeyen proteinlerin, peptitlerin ve polisakkaritlerin yapısal analizine yaygın olarak uygulanmaktadır11,12. MSn’deki fragman iyonlarının bolluk seviyesi, karmaşık örneklerde hedeflenen bileşikler hakkında Q-TOF-MS’deki MS / MS’den daha fazla moleküler fragman bilgisi sağlar. Bu nedenle, MSn teknolojisinin TCM’de yapısal tanımlamaya uygulanması esastır.
Tibet tıbbı TCM13’ün önemli bir bileşenidir ve bu ilaçlar öncelikle plato bölgesi14’te bulunan hayvanlardan, bitkilerden ve minerallerden elde edilir. Tibet tıbbı Abelmoschus manihot tohumları (AMS), Abelmoschus manihot (keten.) medicus’un tohumudur. AMS, atopik dermatit, romatizma ve cüzzam gibi durumları tedavi etmek için kullanılan geleneksel bir bitkisel ilaçtır. Antibakteriyel, antifungal, antikanser, antioksidatif ve antienflamatuar etkilere sahip olan kalkon içerir15. Bu çalışmada, MSn prosedürleri geliştirilmiş ve Tibet tıbbı AMS’deki bileşik yapıları IT-MS ve MSn kullanarak tanımlamak için ayrıntılı bir yöntem geliştirilmiştir. İyon modu, tarama aralığı ve çarpışma modu dahil olmak üzere belirli MS parametreleri, eser bileşiklerin tanımlanmasındaki sorunların üstesinden gelmek için optimize edilmiştir. Bu çalışma, TCM’de eser bileşiklerin standartlaştırılmış yapı tanımlamasını teşvik etmeyi amaçlamaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
IT-MS ve MSn teknolojisi, eser TCM bileşiklerinin yapısını tanımlamak için yeni bir yaklaşım sunmaktadır. Parça iyonlarını derinlemesine tanımlayamayan Q-TOF-MS’in aksine, MSn teknolojisine sahip IT-MS, iyonları izole etme ve biriktirme kabiliyeti nedeniyle üstündür. Bu makalede, Tibet tıbbında IT-MS ve MSn tekniğini kullanarak eser bileşikleri tanımlamak için kullanılan bir yöntem özetlenmektedir. Yöntem, sağlanan parça iyonu bilgisinin miktarını belirlemek…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, TCM Chengdu Üniversitesi Xinglin Yetenek Programı (No. 030058191), Sichuan Doğa Bilimleri Vakfı (2022NSFSC1470) ve Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (82204765) tarafından finanse edildi.
Materials
| Acetonitrile | Thermo Scientific | CAS 75-05-8 | LC-MS grade |
| Formic Acid | Knowles | CAS 64-18-6 | HPLC grade |
| Linear ion trap mass spectrometer | Thermo Scientific | LTQ XL | |
| liquid chromatograph | Thermo Scientific | U3000 | |
| LTQ Tune | Thermo Scientific | version 2.8.0 | MS control software |
| Methanol | Thermo Scientific | CAS 67-56-1 | LC-MS grade |
| Pure water | Thermo Scientific | CAS 7732-18-5 | LC-MS grade |
| Xcalibur | Thermo Scientific | version 2.0 | LC-IT-MS operational software |
Referências
- Chen, X. -. F., Wu, H. -. T., Tan, G. -. G., Zhu, Z. -. Y., Chai, Y. -. F. Liquid chromatography coupled with time-of-flight and ion trap mass spectrometry for qualitative analysis of herbal medicines. Journal of Pharmaceutical Analysis. 1 (4), 235-245 (2011).
- Ou, C., et al. Systematically investigating the pharmacological mechanism of Dazhu Hongjingtian in the prevention and treatment of acute mountain sickness by integrating UPLC/Q-TOF-MS/MS analysis and network pharmacology. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 179, 113028 (2020).
- Kind, T., et al. Identification of small molecules using accurate mass MS/MS search. Mass Spectrometry Reviews. 37 (4), 513-532 (2018).
- Phetsanthad, A., Vu, N. Q., Li, L. Multi-faceted mass spectrometric investigation of neuropeptides in Callinectes sapidus. Journal of Visualized Experiments. (183), e63322 (2022).
- Seetaloo, N., Phillips, J. J. Millisecond hydrogen/deuterium-exchange mass spectrometry for the study of alpha-synuclein structural dynamics under physiological conditions. Journal of Visualized Experiments. (184), e64050 (2022).
- Karas, B. F., et al. Dose uptake of platinum-and ruthenium-based compound exposure in zebrafish by inductively coupled plasma mass spectrometry with broader applications. Journal of Visualized Experiments. (182), e6358 (2022).
- Chang, H. -. L., et al. Uracil-DNA glycosylase assay by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry analysis. Journal of Visualized Experiments. (182), e63089 (2022).
- Wang, S., et al. Structural characterization and identification of major constituents in Jitai tablets by high-performance liquid chromatography/diode-array detection coupled with electrospray ionization tandem mass spectrometry. Molecules. 17 (9), 10470-10493 (2012).
- Pang, B., Zhu, Y., Lu, L., Gu, F., Chen, H. The applications and features of liquid chromatography-mass spectrometry in the analysis of traditional Chinese medicine. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2016, 3837270 (2016).
- Ichou, F., et al. Comparison of the activation time effects and the internal energy distributions for the CID, PQD and HCD excitation modes. Journal of Mass Spectrometry. 49 (6), 498-508 (2014).
- Fu, X., et al. Suppression of oligomer formation in glucose dehydration by CO2 and tetrahydrofuran. Green Chemistry. 19 (14), 3334-3343 (2017).
- Fu, X., et al. Solvent effects on degradative condensation side reactions of fructose in its initial conversion to 5-Hydroxymethylfurfural. ChemSusChem. 13 (3), 501-512 (2020).
- Yang, S., Wang, Z., Zhao, H., Ren, X. Modern research of Tibetan medicine. World Journal of Traditional Chinese Medicine. 5 (2), 131-138 (2019).
- Shang, X., et al. Ethno-veterinary survey of medicinal plants in Ruoergai region, Sichuan province, China. Journal of Ethnopharmacology. 142 (2), 390-400 (2012).
- Su, J., et al. Chalcone derivatives from Abelmoschus manihot seeds restrain NLRP3 inflammasome assembly by inhibiting ASC oligomerization. Frontiers in Pharmacology. 13, 932198 (2022).
- Fu, X., et al. Mapping out the reaction network of humin formation at the initial stage of fructose dehydration in water. Green Energy & Environment. , (2022).
- Hua, Y., Jenke, D. Increasing the sensitivity of an LC-MS method for screening material extracts for organic extractables via mobile phase optimization. Journal of Chromatographic Science. 50 (3), 213-227 (2012).
- Kumar, S., Singh, A., Bajpai, V., Kumar, B. Identification characterization and distribution of monoterpene indole alkaloids in Rauwolfia species by Orbitrap Velos Pro mass spectrometer. Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis. 118, 183-194 (2016).
- Bayat, P., Lesage, D., Cole, R. B. Tutorial: Ion activation in tandem mass spectrometry using ultra-high resolution instrumentation. Mass Spectrometry Reviews. 39 (5-6), 680-702 (2020).
- Wu, S. -. L., et al. Mass spectrometric determination of disulfide linkages in recombinant therapeutic proteins using online LC−MS with electron-transfer dissociation. Analytical Chemistry. 81 (1), 112-122 (2009).
- Echterbille, J., Quinton, L., Gilles, N., De Pauw, E. Ion mobility mass spectrometry as a potential tool to assign disulfide bonds arrangements in peptides with multiple disulfide bridges. Analytical Chemistry. 85 (9), 4405-4413 (2013).
