イオントラップ質量分析と多段階フラグメンテーション分析を用いたチベット医学における化合物構造の標準化された同定
Summary
ここでは、チベット医学における複雑な天然物製剤(マトリックス)中の微量および微量成分を特定するために適用できる一般的なプロトコルと設計について説明します。
Abstract
チベットの医薬品は複雑で、未知の化合物を多数含んでいるため、その分子構造に関する詳細な研究が不可欠です。液体クロマトグラフィー-エレクトロスプレーイオン化飛行時間型質量分析(LC-ESI-TOF-MS)は、チベット医学の抽出に一般的に使用されます。しかし、スペクトルデータベースを使用した後、多くの予測不可能な未知の化合物が残っています。本稿では、イオントラップ質量分析(IT-MS)を用いてチベット医学の成分を同定するための普遍的な方法を開発しました。この方法には、サンプル調製、MS設定、LCプリラン、メソッド確立、MS取得、多段階MS操作、および手動データ分析のための標準化およびプログラムされたプロトコルが含まれます。チベット医学 Abelmoschus manihot 種子中の2つの代表的な化合物は、典型的な化合物構造の詳細な分析とともに、多段階の断片化を使用して同定されました。さらに、イオンモードの選択、移動相調整、スキャン範囲の最適化、衝突エネルギー制御、衝突モードの切り替え、フラグメンテーション要因、および方法の制限などの側面について説明します。開発された標準化された分析法は普遍的であり、チベット医学の未知の化合物に適用することができます。
Introduction
伝統的な漢方薬(TCM)における微量成分の定性的分析は、研究の重要なトピックになっています。TCMには化合物の数が多いため、核磁気共鳴分光計(NMR)やX線回折装置(XRD)分析のためにそれらを分離することは困難であり、少量のサンプルしか必要としない質量分析(MS)ベースの方法がますます普及しています。さらに、MSと組み合わせた液体クロマトグラフィー(LC)は、複雑なサンプルの分離の改善と化合物の定性分析のために、近年TCM研究で広く使用されています1。一般的な方法の1つは、液体クロマトグラフィー-エレクトロスプレーイオン化飛行時間型質量分析(LC-ESI-TOF-MS)であり、チベット医学の質的研究で広く使用されています2。この方法では、複雑な成分をLCカラムで濃縮および分離し、MS検出器を使用して付加体イオンの質量電荷比(m/z)を観察します。タンデム MS(MS/MS または MS2)データベースの検索は、現在、四重極飛行時間型 (Q-TOF) MS および Orbitrap MS3 を使用した低分子分析において、信頼性の高い化合物アノテーションを得るための最速のアプローチです。しかしながら、データベースの質の低さと様々な異性体の存在は未知の化合物の同定を妨げる。さらに、MS/MSデータベースによって提供される情報は制限されています4,5,6,7。他のTCMに広く適用できる一般的なプロトコルを使用して、各TCMの化合物を調査することは重要です。
IT-MSは、リング電極8に異なる無線周波数(RF)電圧を印加することにより、広範囲のイオンを捕捉する。IT-MSは、さまざまな時系列で時系列の多段階MSスキャンを実行でき、成分の多段階MS(MS n)フラグメンテーションを提供します(nはプロダクトイオンステージの数9)。リニアIT-MSは、シーケンシャルMSn実験に使用できるため、構造同定に最適と考えられています10。標的イオンは、リニアIT-MS1で単離および蓄積できます。IT-MSのMSn(n ≥ 3)は、Q-TOF-MSのMS/MSよりも多くのフラグメント情報を提供します。IT-MSは標的イオンとそのフラグメントイオンをロックできないため、異性体1を含む未知化合物の構造解明のための強力なツールです。MSn技術は、未知のタンパク質、ペプチド、および多糖類の構造解析に広く適用されています11,12。MSnのフラグメントイオンの存在量は、Q-TOF-MSのMS/MSよりも複雑なサンプル中の標的化合物に関するより多くの分子フラグメント情報を提供します。したがって、TCMの構造同定にMSn技術を適用することが不可欠です。
チベット医学はTCM13の重要な要素であり、これらの薬は主に高原地域で見つかった動物、植物、鉱物に由来します14。チベット薬のアベルモスカス・マニホット種子(AMS)は、アベルモスカス・マニホット(リン)メディカスの種子です。AMSは、アトピー性皮膚炎、リウマチ、ハンセン病などの症状を治療するために使用される伝統的な漢方薬です。抗菌、抗真菌、抗癌、抗酸化、抗炎症効果を持つカルコンが含まれています15。本研究では、MS nの手順を改善し、IT-MSとMSnを使用してチベット医学AMSの化合物構造を特定するための詳細な方法を開発した。イオンモード、スキャン範囲、衝突モードなどの特定のMSパラメータは、微量化合物の同定における問題を克服するために最適化されました。この研究は、TCMにおける微量化合物の標準化された構造同定を促進することを目的としています。
Protocol
Representative Results
Discussion
IT-MSとそのMSn技術は、微量TCM化合物の構造を特定するための新しいアプローチを提供します。フラグメントイオンを深く同定できなかったQ-TOF-MSとは異なり、MSn技術を用いたIT-MSは、イオンを単離・蓄積する能力に優れています。この記事では、IT-MSおよびMSn技術を使用してチベット医学の微量化合物を同定する方法について概説します。この方法は、MSNにおけるn値を?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、成都TCM大学のXinglinタレントプログラム(No.030058191)、四川省自然科学財団(2022NSFSC1470)、および中国国家自然科学基金会(82204765)によって資金提供されました。
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 |
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