Введение к работе
Актуальность проблемы. Морские гликозиды и родственные им высокополярные соединения представляют собой большую группу морских вторичных метаболитов, найденных в различных морских организмах, в частности, в морских беспозвоночных (губках, голотуриях, морских звездах и др) В основном интерес к этим соединениям объясняется их разнообразной физиологической активностью, включая противоопухолевые, антивирусные, противовоспалительные, анальгетические, гемолитические, гипотензивные, иммуномодулирующие свойства Кроме того, многие морские гликозиды и родственные им соединения имеют необычное химическое строение, заметно отличаясь от метаболитов наземных организмов Изучение биологической роли и физиологической активности этих веществ, взаимосвязи между их строением и функциями может основываться только на знании химических структур таких соединений
Одним из основных методов структурных исследований морских гликозидов, наряду с методом спектроскопии ядерного магнитного резонанса, является интенсивно развивающийся в последние годы метод масс-спектрометрии, преимущество которого заключается в высокой селективности, чувствительности и скорости проведения анализа Появление новых вариантов масс-спектрометрии, таких как MALDI, электроспрей, тандемной масс-спектрометрии, значительно расширило возможности структурного исследования новых вторичных метаболитов Для успешного применения масс-спектрометрии необходимо изучение закономерностей масс-спектрометрического распада молекул, выявление взаимосвязей между строением соединений и их масс-спектрометрическим поведением
Целью данной работы является
Применение различных методов масс-спектрометрии для установления структуры некоторых классов морских гликозидов и родственных им соединений, в частности, тритерпеновых гликозидов из голотурий и губок, стероидных олигозидов губок и морских звезд, стероидных моно- и биозидов, полигидроксистероидов и сульфатированных стероидов из морских звезд
Научная новизна и практическая ценность работы Впервые с помощью различных вариантов масс-спектрометрии (MALDI-TOF, LSI, ESI и EI) было выполнено масс-спектрометрическое изучение 55 новых морских гликозидов и родственных им высокополярных соединений тритерпеновой и стероидной природы из голотурий, губок и морских звезд Впервые для изучения морских гликозидов был применен метод MALDI-TOF масс-спектрометрии Показано, что этот метод позволяет быстро и с высокой чувствительностью оценить чистоту образца, установить молекулярную массу соединений, а в некоторых случаях строение их углеводных цепей и структурные особенности агликонов При исследовании нескольких серий новых сульфатированных гликозидов найдено, что по характеру MALDI-TOF масс-спектров при сравнении спектров в режимах регистрации положительных и отрицательных ионов можно определять наличие и количество сульфатных групп в молекуле Впервые метод MALDI-TOF масс-спектрометрии был успешно применен для анализа полигидроксилированных стероидов, имеющих сравнительно небольшую молекулярную массу Был предложен комплексный подход к масс-спектрометрическому изучению новых морских гликозидов и родственных им соединений и показано, что для получения более полной структурной информации необходимо сочетание
метода MALDI-TOF масс-спектрометрии с методами LSI, ESI, EI масс-спектрометрии, включая MS/MS эксперименты
Апробация работы. Результаты работы были представлены на 15* International Mass Spectrometry Conference, Barcelona, 2000, 10th International Symposium on Marine Natural Products, Okinawa, 2001, XI International Symposium on Mamie Natural Products, Sorrento, Italy, 2004, 1-й Международной научной конференции «Химия, технология и медицинские аспекты природных соединений», Алматы, Казахстан, 2003
Публикшия результатов исследования. Основные результаты настоящего исследования опубликованы в рецензируемых научных журналах Известия Академии наук, серия химическая, Доклады Академии наук, биохимия, Химия природных соединений, Tetrahedron Letters, Journal of Natural Products, Biochemical Systematic and Ecology, Canadian Journal of Chemistry, Natural Products Communication Кроме того, части работы были опубликованы в материалах отечественных и международных конференций и симпозиумов По теме диссертации опубликовано 20 научных статей и 4 тезисов
Структура диссертации Диссертация состоит из Введения, Литературного обзора, посвященного описанию применяемых на данный момент основных вариантов масс-спектрометрического исследования, а также обзору структур и масс-спектров морских гликозидов и родственных им соединений, известных до начала настоящей работы, Обсуждения результатов, где приведены и обсуждены полученные результаты В Экспериментальной части описаны приборы, условия проведения экспериментов и масс-спектры изученных веществ В конце диссертации приведены Выводы и Список цитированной литературы Работа изложена на 148 страницах, содержит 9 таблиц, 36 рисунков и 28 схем Список литературы включает 130 цитируемых работ
Автор выражает глубокую признательность научному руководителю академику Стонику В А, а также сотрудникам ТИБОХ ДВО РАН, предоставившим образцы индивидуальных природных веществ, которые были изучены в данной работе д х н Авилову С А, д б н Калинину В И , д х н Кича А А , к х н Левиной Э В , к х н Иванчиной Н В, к х н Сильченко АС, к х н Антонову АС, к х н Афиятуллову Ш Ш, к х н Санталовой ЕА и не Андриященко ПВ Автор также благодарен сотрудникам Лаборатории инструментальных методов анализа Полянского В А и Моисеенко О П за помощь в проведении экспериментов и к ф -м н Воинова В Г за предоставленную возможность проведения ESIMS экспериментов
Часто используемые сокращения ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография, ТСХ - тонкослойная хроматография на пластинках с закрепленным слоем (или тонкослойная хроматограмма), ГЖХ - газо-жидкостная хроматография, FABMS -масс-спектрометрия с бомбардировкой быстрыми атомами, LSIMS - жидкостная вторично-ионная масс-спектрометрия, ESIMS - масс-спектрометрия с ионизацией электрораспылением, EIMS - масс-спектрометрия с ионизацией электронами; MALDI-TOFMS - времяпролетная масс-спектрометрия с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией, MALDI QIT-TOFMS - гибридная квадрупольно-ионная ловушка -времяпролетная масс-спектрометрия с матрично-активированной лазерной десорбцией/ионизацией, CAD -диссоциация, индуцированная столкновениями, MS/MS (MS2) - тандемная масс-спектрометрия, DHB - 2,5-дигидроксибензойная кислота, ССА - 4-гидрокси-а-цианокоричная кислота, TFA - трифторуксусная кислота, ЯМР - ядерный магнитный резонанс, NIST - Национальный институт стандартов и технологий (США)
