139 вэжх-мс анализ состава алкалоидов листьев, корней и

ВЭЖХ-МС АНАЛИЗ СОСТАВА АЛКАЛОИДОВ ЛИСТЬЕВ,
КОРНЕЙ И КАЛЛУСНОЙ ТКАНИ CATHARANTHUS ROSEUS
Ромашко С.Н., Янцевич А.В.1, Молчан О.В., Юрин В.М.
Белорусский Государственный Университет, Минск,
Беларусь, [email protected]
1
Институт биоорганической химии НАН Беларуси, Минск, Беларусь
Catharanthus roseus является одним из наиболее изученных растений, обладающих противоопухолевой активностью. Терпеновые индольные алкалоиды (ТИА), содержащиеся в растении, обладают широким
спектром физиологических активностей и, в связи с этим, представляют
большой интерес для фармацевтической промышленности. Лекарственные свойства растения обусловлены присутствием в нем алкалоидов бисиндольной природы (винбластин и винкристин), обладающих противоопухолевой активностью, а также алкалоидов моно-индольной природы
(серпентин, аймалицин и др.), проявляющих гипотензивные свойства [1].
Однако, несмотря на то, что биохимические особенности C. roseus исследуется уже на протяжении более чем 30 лет, остается ряд спорных и
не изученных вопросов, касающихся синтеза и накопления ТИА [1].
Учитывая важность катарантуса розового для развития сырьевой базы
лекарственных растений в Беларуси, установление качественного и количественного состава ТИА C. roseus, культивируемого в искусственных
условиях, in vivo и in vitro представляется особенно актуальным.
Одним из лимитирующих факторов биосинтеза фармакологически
значимых бис-индольных алкалоидов, является накопление в клетках
C. roseus их непосредственных предшественников – виндолина и катарантина. Проведенный нами хромато-масс-спектрометрический анализ
показал, что в надземной части растения виндолина (458 m/z,
456,5 а.е.м.) накапливается существенно больше, чем катарантина (337
m/z, 336,4 а.е.м.) (рисунок 1А). В то время как, содержание катарантина в
корнях гораздо больше, чем в листьях (рисунок 1А,Б). Также нет ясности
в вопросе о локализации бис-индольных алкалоидов. Многие авторы
считают, что только клетки листьев, но не корней C. roseus, способны к
синтезу и их накоплению [2]. Однако нами показано, что в корневой системе C. roseus все же происходит аккумулирование бис-индольных алкалоидов.
139
Sample_01 #42-102 RT: 0.24-0.58 AV: 61
F: ITMS + c ESI Full ms [50.00-1000.00]
NL: 3.31E4
458.03
32000
30000
28000
26000
24000
22000
Intensity
20000
18000
16000
14000
12000
457.00
10000
8000
6000
823.50
4000
189.10
2000
144.95
122.81
0
100
348.71 398.14
335.90
190.00
200
300
805.65
459.92
491.75 540.82
400
500
609.77 685.76 741.61 791.58
600
700
824.43
826.43
800
881.23
900
959.25
1000
m/z
А
Sample_02 #51-83 RT: 0.29-0.47 AV: 33
F: ITMS + c ESI Full ms [50.00-1000.00]
NL: 2.25E4
349.73
22000
20000
18000
16000
Intensity
14000
12000
10000
8000
6000
337.77
350.76
4000
320.66
353.80
2000
0
144.68
145.71
150
805.48
397.69
263.76
235.70
200
250
487.61
398.69
300
350
400
450
500
m/z
687.73
515.63
550
606.67
636.68
600
650
806.45
825.41
709.35
700
750
800
850
Б
Sample_03 #54-81 RT: 0.31-0.46 AV: 28
F: ITMS + c ESI Full ms [50.00-1000.00]
NL: 4.32E3
349.90
4200
4000
3800
3600
3400
3200
3000
2800
353.74
Intensity
2600
2400
2200
2000
1800
1600
1400
531.50
1200
1000
800
600
144.53
400
200
0
263.62
117.51
100
349.24
339.81
323.75
317.70
354.79
383.69
160.59
200
511.56
532.63
593.71
500.65
429.54
300
400
500
600
705.39
769.46
685.62
765.44
770.49
679.58
700
871.46
800
m/z
В
А – лист; Б – корень; В – каллус.
Рисунок 1 – Масс-спектры экстрактов C. Roseus
140
903.30
900
965.23
1000
Так, были идентифицированы следующие соединения данного класса: дегидро-3',4'-ангидровинбластин (791 m/z, 790,9 а.е.м.), дегидровинбластин и (или) леурозин (809 m/z, 808,9 а.е.м., 808,9 а.е.м.), винкристин
и (или) катарин (826 m/z, 824,9 а. е. м., 824,9 а. е. м.) (рисунок 1).
Кроме того, в листьях и корнях были обнаружены моно-индольные
алкалоиды, такие как: серпентин, аймалицин, таберсонин, катенамин,
лохнерицин, альстонин и др. При этом, только в надземной части растения присутствовали резерпин и дегидройохимбин, и только в корневой
системе – хорхаммерицин и стриктозидин.
Основными алкалоидами каллуса C. roseus являлись серпентин
(350 m/z, 349,4 а.е.м.) и аймалицин (354 m/z, 352,4 а.е.м.) (рисунок 1В).
Также в каллусной ткани были обнаружены катенамин (352 m/z, 351,5 а.
е. м.) и универсальный предшественник всех ТИА – стриктозидин
(531,5 m/z, 530,5 а. е. м.). Накопление последнего в культуре ткани значительно превышало содержание данного алкалоида в корнях и листьях
C. roseus. Так, как уже упоминалось, в листьях стриктозидин не был обнаружен вообще, а в корнях он присутствовал в следовых количествах.
Вероятно, включение стриктозидина в дальнейшие биосинтетические реакции образования ТИА в тканях нативных растений осуществляется гораздо быстрее, чем в недифференцированных клетках культур. В связи с
этим, стриктозидин накапливается в клетках каллуса. Кроме того, в незначительном количестве в каллусной ткани присутствовали катарантин,
таберсонин, дегидройохимбин, хорхаммерицин и др.
Таким образом, в работе было установлено, что в корнях C. roseus
присутствуют фармакологически ценные бис-индольные алкалоиды,
среди которых преобладающим являлся дегидро-3'4'-ангидровинбластин.
Накопление виндолина в листьях C. roseus, культивируемого в искусственных условиях, осуществляется гораздо интенсивнее, чем катарантина. В корнях, напротив, содержание катарантина существенно больше,
чем виндолина. Кроме того, для каллусных культур C. roseus характерен
высокий уровень накопления стриктозидина.
Литература
1. Loyola-Vargas, V.M., Galaz-Avalos, R.M., Ku-Cauich, R. Catharanthus
biosynthetic enzymes: the road ahead // Phytochem. Rev. – 2007. – Vol. 6. –
P. 307–339.
2. Verma, P., Mathur, A.K., Srivastava, A., Mathur, A. Emerging trends in
research on spatial and temporal organization of terpenoid indole alkaloid
pathway in Catharanthus roseus: a literature update // Protoplasma. – 2012. –
Vol. 249, №2. – P. 255–268.
141