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读懂天然产物系列——“眼观全局,谱谋一域”

发布日期:2018-03-04 12:55 来源:网 络 作者:AgroIPM 浏览次数:
以下内容转载自小木虫 哥特复兴VS

[1]Han-Dong Sun,Yi-Ming Shi:LC−UV-Guided Isolation and Structure Determination of Lancolide E: A Nortriterpenoid with a Tetracyclo [5.4.0.02,4.03,7] undecane-Bridged System from a “Talented” Schisandra Plant. 2016, 18 (1), 100-103
[2]Ping Li, Chunlin Long:UPLC-QTOFMSE-Guided Dereplication of the Endangered Chinese Species Garcinia paucinervis to Identify Additional Benzophenone Derivatives. 2016, 79(6),1619–1627
[3]Jeramie Watrous,Pieter C. Dorrestein:Mass spectral molecular networking of living microbial colonies. 2012, 109(26), E1743–E1752.
题记:
       阅读文献的时候,在一些文献里总能看到不同思想在植化某个领域的运用,作者用他们的思路去探索着一个个充满向往的未知领域。在探索的过程中他们的思路可谓“百花齐放,百家争鸣”,最终通过艰辛的实践获得了骄人的成绩。作为一名奋斗在植化科研一线的我们,大多都想尽量避开对已知化合物的重复分离工作,而去寻找一些更具有魅力的化合物,在尝试用各种方法来提高对目标产物的分离纯化效率,不同方法孕育而生,如:采用活性追踪指导分离,以液质为导向的指导分离等,以下文献介绍了一些方法也值得我们借鉴:

      【1】该文章出自孙汉董老师课题组在五味子属的狭叶五味子的研究中,利用HPLC-UV对比他们长期经过累积创建的一个SNTs的HPLC-UV数据库,然后经过其指导分离得到结构比较新颖的化合物,Lancolide E。
     “五味子降三萜”(Schinortriterpenodis,SNTs):
(i)仅从五味子科植物中分离得到的一类具有C26到C29骨架新颖的萜类化合物;
(ii)与常规环阿廷烷型三萜相比,五味子降三萜具有3,4-氧化断裂、9,10-断裂扩环、C-18和/或C-28氧化脱羧降碳、侧链环合形成五元或六元内酯环四个基本特征。
概述:
       文章开始简述了该课题组十余年对五味子科的研究成果,从开启五味子降三萜里程碑的研究开始,到从该科植物分离得到的结构新颖的化合物被一些课题组作为合成目标,然后讲述该课题组利用HPLC-UV数据库的对比分离成功获得结构比较新颖的五味子降三萜(SNTs)并对该类型化合物的UV谱进行一些简单总结(估计该课题组对五味子里面各种骨架类型的化合物都建立了这样的库)。作者对1.3mg的样品,进行了各种波普数据的测定,此处列出部分分数据:



     作者对如此少量的化合物进行多种结晶条件的摸索,最后成功培养出晶体,以下是作者对该化合物结晶的实践而得出影响结晶的因素:


     由于在结构解析及可能的生源途径方面还没太多经验,我们一起了解一下可能的生源途径:


总结:
      1、在孙汉董院士的带领下,研究组经过近20年的努力,对24种国产的五味子科植物开展了其化学成分及其生物活性的系统深入研究,分离鉴定了425个新化合物,(至2015年11月)他们也成了HPLC-UV数据库不可或缺的一员。很多实验室或多或少都在用HPLC进行样品的分离及纯化,如果我们建立了一个跟孙老师他们课题组相似的化合物库,那我们在以后一个延续性的研究中就会节省很多时间,该方法使用的范围广,基本的实验室都具备组建一个小型某类型或某种植物化合物库。每次读孙老师课题组的文献都会有一种震撼感:在枯燥繁重的科研中,坚持系统性研究,在一科一属中形成自己的体系,向下深入,他们课题组在此科此属研究的让人仰慕!

     【2】该文章采用超高效液相串联四级杆飞行时间质谱(UPLC-QTOFMSE)去重的方法对濒危植物金丝李(Garcinia paucinervis)进行提取分离得到5个新化合物,paucinones E−I,并且采用各种波普对其结构进行确定,对它们的生物活性进行了一些测试。
概述:
      文章对金丝李的药效进行了一些描述,介绍了该植物所含的化合物主要骨架类型:聚异戊烯基苯甲酮及聚异戊烯基polyprenylated acylphloroglucinols(PIBs、PPAPs)及其生物活性(对人的癌细胞的细胞毒活性,抗菌、抗HIV,抗氧化、消炎)。对该植物的提取也是比较常规的方法,得到的每一个萃取部分采用UPLC-QTOFMSE高效分析快速的得到5个新的苯丙酮类化合物。作者的实验思路如下图所示:



      金丝李初提后用硅胶柱将其分成9段然后每个段采用UPLC-QTOFMSE法(用MS获得精确的分子离子峰,用MSE方法获得碎片离子峰从而找到含苯甲酮的段),然后对目标段进行细分。



     一个样品的HRMSE谱



    化合物paucinones E的碎片峰分析。



总结:
UPLC-QTOFMSE具有很多优势:
1、相比活性跟踪分离此法在原料的量上相对较少,对已知骨架类型化合物生物活性的跟踪分离效果好。
2、相比LC-MS/MS跟踪分离,它能相对准确的识别分子式相同取代基位置不同的化合物,不需要重复进样。
3、对含复杂化合物的样品检测效果好灵敏度高。

    【3】文章采用质谱-分子聚类网对在培养皿里生活的微生物进行次级代谢产物的研究,用这种方法作者可以不用对样品进行处理而直在微生物的培养皿中测定实验数据,了解不同时期微生物的代谢产物的差别,从而进行相应的评估,质谱-分子聚类网具有高灵敏度,高效、应用广等优点。
概述:
    NanoDESI采用注射泵或者HPLC通过一个初级的被融化了的二氧化硅毛细管在取样层进行取样,然后对样品进行分析(具体过程见视频)。



    质谱-分子聚类网的运用:
1、它可以确定已知化合物及一些新的化合物;
2、NanoDESI是在样品表面进行取样,但是样品含化合物的多少会影响它的效率;
对于MS对每个分子产生的MS/MS碎片离子峰都不一样,用这个特性作者对的MS产生的碎片离子峰进行整理而形成了一个分子网,用于对化合物进行分析及指导分离。


    为了获得更加详细的质谱数据形成的分子网络,作者用不同的溶剂(1、用乙腈:0.05%的水=65:35,2、甲醇:乙腈:甲苯=50:35:15),为了验证NanoDESI的适用范围广作者还对Streptomyces coelicolor, S. Marcescens ES129,M. Smegmatis MC2,P. aeruginosa PAO1进行里相关测试。


总结:
    NanoDESI MS的应用范围不只限于液体培养基,我们也可以尝试将植物提取分离到一定程度的样品用该法进行像作者这样的实验,可以达到用“眼观全局”(所含化合物类型,目标化合物的跟踪),这样用它形成的“谱谋一域”的目标。


1 Han-Dong Sun,Yi-Ming Shi:LC−UV-Guided Isolation and Structure Determination of Lancolide E: A Nortriterpenoid with a Tetracyclo [5.4.0.02,4.03,7] undecane-Bridged System from a “Talented” Schisandra Plant. 2016, 18 (1), 100-103

2 Ping Li, Chunlin Long:UPLC-QTOFMSE-Guided Dereplication of the Endangered Chinese Species Garcinia paucinervis to Identify Additional Benzophenone Derivatives. 2016, 79(6),1619–1627

3 Jeramie Watrous,Pieter C. Dorrestein:Mass spectral molecular networking of living microbial colonies. 2012, 109(26), E1743–E1752.

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