Name: Gynura bicolor DCの化学成分を研究するための高分解能タンデム質量分析 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-02-02T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 16 s
Description: 学ぶ高分解能質量分析と分子ドッキングを組み合わせた漢方薬研究の手法。Gynura bicolor DCの化学成分を正確に同定し、分子相互作用を解析することで、伝統的な医薬品の現代的な評価と新薬発見への応用を促進します。

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<meta charset="utf8"></head><body>UPLC-TOF質量分析による Gynura bicolor の化学組成の同定

<ol><li>Lin, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Qualitative+and+quantitative+analysis+of+the+chemical+profile+for+gualou-xiebai-banxia+decoction%2C+a+classical+traditional+chinese+medicine+formula+for+the+treatment+of+coronary+heart+disease%2C+by+uplc-q%2Ftof-ms+combined+with+chemometric+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Pharm+Biomed+Anal%22%5BJournal%5D)">Qualitative and quantitative analysis of the chemical profile for gualou-xiebai-banxia decoction, a classical traditional chinese medicine formula for the treatment of coronary heart disease, by uplc-q/tof-ms combined with chemometric analysis.</a> J Pharm Biomed Anal. 197, 113950(2021).</li>
<li>Hui, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Uplc-q-tof%2Fms-based+metabolomic+studies+on+the+toxicity+mechanisms+of+traditional+chinese+medicine+chuanwu+and+the+detoxification+mechanisms+of+gancao%2C+baishao%2C+and+ganjiang%5BTitle%5D)+AND+%22Chinese+J+Nat+Med%22%5BJournal%5D)">Uplc-q-tof/ms-based metabolomic studies on the toxicity mechanisms of traditional chinese medicine chuanwu and the detoxification mechanisms of gancao, baishao, and ganjiang.</a> Chinese J Nat Med. 13 (9), 687-698 (2015).</li>
<li>Newman, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modern+traditional+chinese+medicine%3A+Identifying%2C+defining+and+usage+of+tcm+components%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Pharmacol%22%5BJournal%5D)">Modern traditional chinese medicine: Identifying, defining and usage of tcm components.</a> Adv Pharmacol. 87, 113-158 (2020).</li>
<li>Liu, S., Yi, L. Z., Liang, Y. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Traditional+chinese+medicine+and+separation+science%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sep+Sci%22%5BJournal%5D)">Traditional chinese medicine and separation science.</a> J Sep Sci. 31 (11), 2113-2137 (2008).</li>
<li>Yuan, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+classification+and+identification+of+complex+chemical+compositions+in+traditional+chinese+medicine+based+on+uplc-q-tof%2Fms+coupled+with+data+processing+techniques+using+the+kudiezi+injection+as+an+example%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Methods%22%5BJournal%5D)">Rapid classification and identification of complex chemical compositions in traditional chinese medicine based on uplc-q-tof/ms coupled with data processing techniques using the kudiezi injection as an example.</a> Anal Methods. 7 (12), 5210-5217 (2015).</li>
<li>Wang, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hplc+coupled+with+chemical+fingerprinting+for+multi-pattern+recognition+for+identifying+the+authenticity+of+clematidis+armandii+caulis%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Hplc coupled with chemical fingerprinting for multi-pattern recognition for identifying the authenticity of clematidis armandii caulis.</a> JoVE. (189), e64690(2022).</li>
<li>Gao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra+high-performance+liquid+chromatography-mass+spectrometry+and+self-established+database+analysis+of+chinese+herbal+medicine+components%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Ultra high-performance liquid chromatography-mass spectrometry and self-established database analysis of chinese herbal medicine components.</a> JoVE. (201), e66091(2023).</li>
<li>Fu, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standardized+identification+of+compound+structure+in+tibetan+medicine+using+ion+trap+mass+spectrometry+and+multiple-stage+fragmentation+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Standardized identification of compound structure in tibetan medicine using ion trap mass spectrometry and multiple-stage fragmentation analysis.</a> JoVE. (193), e65054(2023).</li>
<li>Wang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+morphological+and+physiological+characteristics+in+two+phenotypes+of+a+rare+and+endangered+plant%2C+begonia+fimbristipula+hance%5BTitle%5D)+AND+%22Photosynthetica%22%5BJournal%5D)">Comparison of morphological and physiological characteristics in two phenotypes of a rare and endangered plant, begonia fimbristipula hance.</a> Photosynthetica. 54, 381-389 (2016).</li>
<li>Zhang, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Response+of+population+canopy+color+gradation+skewed+distribution+parameters+of+the+rgb+model+to+micrometeorology+environment+in+begonia+fimbristipula+hance%5BTitle%5D)+AND+%22Atmosphere%22%5BJournal%5D)">Response of population canopy color gradation skewed distribution parameters of the rgb model to micrometeorology environment in begonia fimbristipula hance.</a> Atmosphere. 13 (6), 890(2022).</li>
<li>Yu, L., Ning, L., Youzhen, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+on+microwave+extraction+of+the+pigment+from+begonia+fimbristipula+hance%5BTitle%5D)+AND+%22Guangdong+Trace+Elements+Science%22%5BJournal%5D)">Studies on microwave extraction of the pigment from begonia fimbristipula hance.</a> Guangdong Trace Elements Science. 11 (10), 60-63 (2004).</li>
<li>Xiao, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Novel+fusion+protein+consisting+of+metallothionein%2C+cellulose+binding+module%2C+and+superfolder+gfp+for+lead+removal+from+the+water+decoction+of+traditional+chinese+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Omega%22%5BJournal%5D)">Novel fusion protein consisting of metallothionein, cellulose binding module, and superfolder gfp for lead removal from the water decoction of traditional chinese medicine.</a> ACS Omega. 5 (6), 2893-2898 (2020).</li>
<li>Huang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+multiple+light+scattering+to+examine+the+stability+of+phyllanthus+emblica+l.+Extracts+obtained+with+different+extraction+methods%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Using multiple light scattering to examine the stability of phyllanthus emblica l. Extracts obtained with different extraction methods.</a> JoVE. (194), e65130(2023).</li>
<li>Miao, W. G., Tang, C., Ye, Y., Quinn, R. J., Feng, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Traditional+chinese+medicine+extraction+method+by+ethanol+delivers+drug-like+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22Chin+J+Nat+Med%22%5BJournal%5D)">Traditional chinese medicine extraction method by ethanol delivers drug-like molecules.</a> Chin J Nat Med. 17 (9), 713-720 (2019).</li>
<li>Olejar, K. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasonic-assisted+extraction+of+cannabidiolic+acid+from+cannabis+biomass%5BTitle%5D)+AND+%22JoVE%22%5BJournal%5D)">Ultrasonic-assisted extraction of cannabidiolic acid from cannabis biomass.</a> JoVE. (183), e63076(2022).</li>
<li>Zhu, H. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sedative+and+hypnotic+effects+of+supercritical+carbon+dioxide+fluid+extraction+from+schisandra+chinensis+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Food+Drug+Anal%22%5BJournal%5D)">Sedative and hypnotic effects of supercritical carbon dioxide fluid extraction from schisandra chinensis in mice.</a> J Food Drug Anal. 24 (4), 831-838 (2016).</li>
<li>Lin, X., Wang, Y., Liu, X., Huang, S., Zeng, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ils-based+microwave-assisted+extraction+coupled+with+aqueous+two-phase+for+the+extraction+of+useful+compounds+from+chinese+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Ils-based microwave-assisted extraction coupled with aqueous two-phase for the extraction of useful compounds from chinese medicine.</a> Analyst. 137 (17), 4076-4085 (2012).</li>
<li>Wu, T., Lv, H., Wang, F., Wang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+polyphenols+from+lycium+ruthenicum+fruit+by+uplc-q-tof%2Fmse+and+their+antioxidant+activity+in+caco-2+cells%5BTitle%5D)+AND+%22J+Agric+Food+Chem%22%5BJournal%5D)">Characterization of polyphenols from lycium ruthenicum fruit by uplc-q-tof/mse and their antioxidant activity in caco-2 cells.</a> J Agric Food Chem. 64 (11), 2280-2288 (2016).</li>
<li>Distler, U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Drift+time-specific+collision+energies+enable+deep-coverage+data-independent+acquisition+proteomics%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Drift time-specific collision energies enable deep-coverage data-independent acquisition proteomics.</a> Nat Methods. 11 (2), 167-170 (2014).</li>
<li>Sawada, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Widely+targeted+metabolomics+based+on+large-scale+ms%2Fms+data+for+elucidating+metabolite+accumulation+patterns+in+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell+Physiol%22%5BJournal%5D)">Widely targeted metabolomics based on large-scale ms/ms data for elucidating metabolite accumulation patterns in plants.</a> Plant Cell Physiol. 50 (1), 37-47 (2009).</li>
<li>Zhang, X. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Data-dependent+acquisition+based+high-resolution+mass+spectrum+for+trace+alternaria+mycotoxin+analysis+and+sulfated+metabolites+identification%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chem%22%5BJournal%5D)">Data-dependent acquisition based high-resolution mass spectrum for trace alternaria mycotoxin analysis and sulfated metabolites identification.</a> Food Chem. 364, 130450(2021).</li>
<li>Downard, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Indirect+study+of+non-covalent+protein+complexes+by+maldi+mass+spectrometry%3A+Origins%2C+advantages%2C+and+applications+of+the+%26%2334%3Bintensity-fading%26%2334%3B+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Mass+Spectrom+Rev%22%5BJournal%5D)">Indirect study of non-covalent protein complexes by maldi mass spectrometry: Origins, advantages, and applications of the &#34;intensity-fading&#34; approach.</a> Mass Spectrom Rev. 35 (5), 559-573 (2016).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>クロロホルム</td><td>シノファーム ケミカル試薬株式会社</td><td>CAS 67-66-3</td><td></td></tr><tr><td>エタノール</td><td>ChuandongChemical</td><td>CAS 64-17-5</td><td></td></tr><tr><td>酢酸エチル</td><td>ChuandongChemical</td><td>CAS 141-78-6</td><td></td></tr><tr><td>液体クロマトグラフ</td><td>Waters</td><td>ACQUITY Class 1 plus</td><td></td></tr><tr><td>MassLynx</td><td></td><td>Waters V4.2</td><td>MS 制御ソフトウェア</td></tr><tr><td>n-ブチルアルコール</td><td>ChuandongChemical</td><td>CAS 71-36-3</td><td></td></tr><tr><td>石油エーテル</td><td>ChuandongChemical</td><td>CAS 8032-32-4</td><td></td></tr><tr><td>四重極飛行時間型質量分析</td><td>Waters</td><td>SYNAPT XS</td><td></td></tr><tr><td>UNIFI</td><td>Waters</td><td></td><td>データ解析ソフトウェア</td></tr></tbody></table>

gynura bicolor dcの化学成分を研究するための高分解能タンデム質量分析

High-resolution Tandem Mass Spectrometry for Studying Chemical Constituents of Gynura bicolor DC

BFHの化学組成同定をモデルとして、代表的な結果を表示しました。溶媒抽出した Gynura バイカラー DC のベースピーククロマトグラム。は Supplemental File 1-Supplemental Figure S1-S6に、観測された保持時間(RT)、成分名、式、質量電荷比(m/z)、および質量誤差は表S1-S6にリストされています。ZBTKでは、UPLC-TOF-MSの分離されたピークから35種類の化合物すべてが同定されました。 Supplemental File 1-Supplemental Table S1に示すように、主な化学物質には酸(キナ酸、DL-リンゴ酸、クエン酸、o-クマル酸、3-O-トランス-クマロイルキナ酸)、配糖体(ゲンチオピクリン、ピクロシドII、サフルチコシドJ、コポリン、ボルネオール-2-O-β-D-アピオフラノシル-(1→6)-β-D-グルコシド)、エステル(ビロバリド、クエン酸トリメチル、トランス-O-グルコシル-メチル-トランス-シンナメート)が含まれていました。ZBTK-CTでは、25種類の追加化合物が検出され(Supplemental File 1-Supplemental Table S2)、合計45種類の化合物が観察されました。 
抽出剤としてクロロホルムを使用したところ、50種類の化合物すべてが見つかりました。その中には、コロナリン酸、サンレン酸、アグリモールA、アルテミサートメチルなど28種類の追加化合物が含まれていました(Supplemental File 1-Supplemental Table S3)。石油エーテルを抽出剤として用いたところ、44種類の総化合物が観察されました。その結果、ノトプテロール、オンジサポニン、クニデオールBなど17種類の化合物が検出された(Supplemental File 1-Supplemental Table S4)。酢酸エチルを抽出剤として用いた溶媒中で、合計65種類の化合物を得た。前の4つの抽出物と比較して、ダフネチン、アセトバニロンB、およびスチグマステロール-3-O-β-D-グルコシドなどの37の追加の化合物が認められました(補足ファイル1-補足表S5)。ブチルアルコール抽出物には、レンギオシドC、クロモン、アツラメテリンF、デアセチルマトリカリン-8-O-β-D-グルコピラノシドなど26種類の追加化合物を含む67種類の総化合物が検出された(Supplemental File 1-Supplemental Table S6)。要約すると、6つの抽出物のすべての化合物結果に基づいて168の化合物を見つけました。
UPLC-TOF-MSにおける化合物タイプの切断経路を深く理解するために、例として3つの化合物を選択しました。酸の場合、m/z = 337.09222の3-O-トランス-クマロイルキニン酸は、加水分解反応を介してC7H10O5 またはC9H8O2 基を失い、それぞれm / z = 163.04116または199.05557の中間体を形成する可能性があります(図4D)。エステルについては、m/z = 385.11308 の trans-O-グルコシル-メチル-トランス - 桂皮酸を、異なる部位での C-C 開裂により m/z = 153.07485 または 135.04679 の中間体に変換できます(図 4E)。配糖体については、m/z = 385.11308のシトルシンCは、脂肪族鎖のC-C結合開裂を介してm/z = 272.09174の中間体に変換されましたが、C7H6O2 基の損失は、m/z = 113.02534の中間体をもたらしました(図4F)。別の経路では、ベンゼン環上のC-O-C結合の切断により、m/z = 163.11245の中間体が形成され、ヘキソースユニットは消失しました。
分子ドッキングの代表的な結果は、それぞれ図4G,Hに2次元構造と3次元構造を示しました。Gene Ontology Enrichment解析は、生物学的プロセス(BP)、細胞成分(CC)、および分子機能(MF;図4I)。京都遺伝子大百科事典とゲノムパスウェイアノテーション解析では、発現差のある遺伝子のパスウェイ結果が示され、遺伝子の機能の理解に利用できる可能性があります(図4J)。分子ドッキングの詳細な結果をSupplemental File 1-Supplemental Table S7およびSupplemental File 1-Supplemental Figure S7-S9に示します。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66612/66612fig01.jpg"> 図1:漢方薬の前治療方法 (A) Gynura bicolor DC.(B)洗浄と乾燥。(C)粉砕。(D)有機溶剤の添加。(E)超音波抽出。(f)混合物の遠心分離。(G)上清のろ過。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66612/66612fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66612/66612fig02.jpg"> 図2:UPLC-Q-TOF-MS/MS.の操作手順 (A)ギ酸ナトリウム調製。(B)質量軸キャリブレーション。(C)MSチューン。(D)サンプルの配置。(E)マススペクトル取得。(F)マススペクトル表示。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66612/66612fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66612/66612fig03.jpg"> 図3:データ処理と統合 (A)データ変換(B)方法の変更。(C) データ処理。(D) 結果の統計分析 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66612/66612fig03large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66612/66612fig04.jpg"> 図4:詳細な結果解析 (A)二次マススペクトル。(B)二次フラグメントイオンディスプレイ。(C)骨折部位の表示。(D)フラグメンテーションパターン1。(E)フラグメンテーションパターン2。(F)フラグメンテーションパターン3。(G)有効成分の行動目標のデモンストレーション。(H)有効成分作用目標の3次元構造。(I)GOエンリッチメント分析。(J)KEGG経路アノテーション解析。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66612/66612fig04large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
補足ファイル1:化合物の同定、分子ドッキング結果、ベースピーククロマトグラム、およびネットワーク解析。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66612/66612_Supp%20File%201.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>

Gynura bicolor DCの化学成分を研究するための高分解能タンデム質量分析

The separation and analysis of the desired chemical components are important subjects for the fundamental research of traditional Chinese medicine (TCM). ...

high-resolution-tandem-mass-spectrometry-for-studying-chemical

Research

JoVE Journal

Chemistry

化学

レーザーアブレーションのエレクトロスプレーイオン化（LAESI）は質量分析用大気圧イオン源です。イメージングモードでは、中赤外レーザーのプローブは組織切片またはバイオフィルム全体の分子の分布。この手法は、ネイティブの実験条件の下で実施、多様な生物分析研究のための新しいアプローチを提示。...

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非標的メタボロミクスは、代謝プロファイルのスナップショットを生成する仮説を提供します。このプロトコルは、細胞、血清、または組織からの代謝物の抽出と分析を紹介します。代謝物の範囲は、液 -...

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リアルタイム高分解能質量分析法で直接分析を用いた植物材料の急速なハイスループット種の同定

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。...

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マトリックス支援レーザー脱離/イオン化イメージング質量分析のための硬質パーム種子の調製(英語)

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13名LC-MSに関連するC6-グルコース標識:二次代謝物合成における植物一次器官の同定

トロパンアルカロイドの迅速な質量分析(MS)/質量分析(MS)ベースのアノテーションと分類の方法を提示し、トロパン含有サンプルの予備的な再現性の除去と単離のための新規アルカロイドの発見の両方に役立ちます。...

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このプロトコルは、酵素(エンドキシラナーゼ)加水分解の前にREを2つのアミノベンザミドでタグ付けし、その後、質量分析(MS)および核磁気共鳴(NMR)を使用して得られたオリゴ糖を分析することにより、ヘテロキシランの還元末端(RE)および内部領域のグリコシル配列の構造特性評価に使用される特定の技術について説明しています。...

酵素的、化学（メチル化）と物理（質量分析、核磁気共鳴）技術を用いた植物の壁ヘテロキシランのシーケンシング

発泡抽出は、揮発性および半揮発性化合物の分析のための新しい実験技術である。キャリアガスは、過圧をかけてサンプルを攪拌することによって液体サンプルに溶解される。次に、試料室を減圧する。検体種は、沸騰により気相に遊離する。...

大気圧化学イオン化四重極質量分析法と組み合わせた揮発性有機化合物の大気抽出

高分解能質量分析法の実証に結合する二次 nanoelectrospray...

高分解能質量分析に結合された二次 Nanoelectrospray イオン化を用いたリアルタイム呼吸解析

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Gynura bicolor DCの化学成分を研究するための高分解能タンデム質量分析

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