應用介質輔助雷射脫附離子化質譜於中草藥小分子活性成分之研究

 

中草藥活性成分研究主要利用現代分離技術，利用極性差異進行目標物的萃取、分離、與純化，而直到純化合物取得後，才能進行分子結構解析與進一步的活性評估。整體的研究過程常需借助各式的分離技術協助以追蹤活性成分，如薄片層析(TLC)、核磁共振儀 (NMR)、液相層析儀串連紫外光譜儀 (UV)、二極體陣列 (DAD) 甚至質譜 (LC-ESI(+)-MS/MS) 等。然而這些輔助儀器常有先天上的盲點限制，無法全面的追蹤有效成分的分布，如薄片層析須依賴各式助顯色劑，靈敏性不佳且無法定量；紫外光譜儀 (UV)與二極體陣列 (DAD) 之靈敏性雖高但無法應用於無共軛吸收之化合物，如飽和固醇類等；近年來，有研究人員開始應用質譜輔助分離，如RP-HPLC-ESI(+)-MS/MS，然而質譜精確度尚待加強，且相關的分子游離片段之資料庫尚待建立；而核磁共振光譜 (NMR) 則為對相同骨架之類似化合物無分辨性，且需要受過專業訓練的人員協助圖譜解析。因此尋求新的分析技術提升中草藥(天然物)活性成分研究實是我們所迫切需要的。

介質輔助雷射脫附離子化(Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization Mass Spectrometer, MALDI-TOF MS)，為近代分析大分子(如蛋白質、多醣體)結構解析之利器。其使用雷射作為離子化源，並利用適當的介質(matrix)與待測物混合，於雷射撞擊時輔助待測物離子化，將分子換為氣相離子，導入質譜儀中利用游離飛行時間(Time of Flight, TOF)進行質荷比(mass-to-charge ratio, m/z)量測，進而計算出分子質量。此方法不論是靈敏度及質量範圍皆遠優於之前的快速原子轟炸 (Fast-Atom-Bomb) 及電漿脫附法(plasma desorption)。同時，樣品製備簡易方便，測量範圍大，精確度高，相較於傳統方法，大幅縮短取得目標分子相關質譜數據的時間。因此我們嘗試利用此一技術應用於藥用植物-番荔枝科 Annona montana的活性小分子成分之研究。

番荔枝科(Annonaceae)植物為常綠喬木、灌木或攀緣灌木，全球大約有120多屬2100多種，廣泛分佈於熱帶及亞熱帶地區。先前的研究指出本科植物分離之乙醯生合成物(acetogenin)具有強烈的細胞毒性(cytotoxicity)與殺蟲能力(pesticidal activity)。另外，此植物亦含有具抗發炎作用之環胜肽類化合物(cyclic peptides)(如圖一)。本實驗室嘗試建立MALDI-TOF輔助分離方法，快速分離番荔枝科Annona montana之已知活性環胜肽類成分。在MALDI-TOF質譜協助下，本實驗室已建立A. montana種子之胜肽類成分的最適萃取方法，並進行目標物的分離純化，以及NMR和ESI-MS等光譜資料的確認。本實驗室期望藉由此方法的建立，擴大搜尋相關未知化合物，加速中草藥活性成分(天然物)的分離工作。

本實驗室未來將擴大此MALDI-TOF輔助分離方法於其它中草藥活性成分的研究。此外，本實驗室亦將嘗試應用此方法於天然物的活性研究，配合細胞培養，經藥物作用後，觀察受藥後細胞蛋白質的改變情況，進而解析藥物作用在細胞中的作用機理。

   

【相關圖片】

藥物化學研究所 廖志中助理教授   山刺番荔枝(A. montana)與其抗發炎活性成分Cyclomontanin C之結構。   山刺番荔枝(A. montana)與其抗發炎活性成分Cyclomontanin C之結構。   山刺番荔枝(A. montana)與其抗發炎活性成分Cyclomontanin C之結構。

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