Научные статьи \ Математика. Естественные науки \ Химия. Кристаллография. Минералогия \ Аналитическая химия

Определение микроцистинов и анатоксина-а методом жидкостной хромато-масс-спектрометрии низкого разрешения

Определение микроцистинов и анатоксина-а методом жидкостной хромато-масс-спектрометрии низкого разрешения

Автор: Чернова Екатерина Николаевна, Русских Я.В., Подольская Е.П., Жаковская З.А.

Журнал: Научное приборостроение @nauchnoe-priborostroenie

Рубрика: Приборостроение физико-химической биологии

Статья в выпуске: 1 т.26, 2016 года.

Бесплатный доступ

Предложен вариант метода детектирования микроцистинов и анатоксина-а, основанный на их специфической фрагментации при тандемном масс-спектрометрическом анализе, с применением масс-спектрометрии низкого разрешения. Приведены значения m/z, структура диагностических ион-продуктов и тандемные спектры для 9 вариантов наиболее распространенных микроцистинов. На основании полученных фрагментных масс-спектров и систематизированных литературных данных предложена новая классификация ион-продуктов микроцистинов, значительно облегчающая процедуру их идентификации и позволяющая по набору диагностических фрагментов установить структуру разных вариантов микроцистинов без использования стандартных соединений. Представленный метод исследования микроцистинов и анатоксина-а с помощью масс-спектрометрии низкого разрешения может быть рекомендован как для качественного, так и количественного определения указанных цианобактериальных метаболитов в биомассе цианобактерий, в природной и питьевой воде в отсутствие полного набора стандартных соединений.

Еще

Микроцистины, анатоксин-а, жидкостная хроматография, тандемная масс-спектрометрия низкого разрешения, диагностические ион-продукты, идентификация

Короткий адрес: https://sciup.org/14265004

IDR: 14265004   |   УДК: 543

Determination of microcystins and anatoxin-a using liquid chromato-mass-spectrometry of unit resolution

We proposed the method for microcystins and anatoxin-a detection using tandem mass spectrometry of unit resolution. The method involves a unique fragment approach. Diagnostic ions are suggested, and tandem spectra and fragmentation pattern of 9 most widespread microcystins and anatoxin-a obtained using LC/MS/MS under ion trap conditions were described. The approach used in this work is capable to carry out very reliable identification of known microcystins and to state the structural variants when standards are not available. Based on the fragment mass spectra and systematic literature data suggested a new classification of ion products microcystins, greatly facilitates the process of identifying them, and allows for a set of diagnostic fragments to determine the structure of different variants of MS without using standard compounds. The method of the determination of microcystins and anatoxin-a in the environmental samples and drinking water using tandem mass-spectrometry using the ion trap of unit resolution was described.

Еще

Список литературы Определение микроцистинов и анатоксина-а методом жидкостной хромато-масс-спектрометрии низкого разрешения

  • Матишов Г.Г., Ковалева Г.В. Цветение воды в водоемах юга России и сбои в водоснабжении (на примере г. Волгодонска)//Вестник Южного научного центра РАН. 2010. Т. 6, № 1. С. 71-79.
  • Матишов Г.Г., Матишов Д.Г., Фуштей Т.В., Руднев М.И., Сойер В.Г., Зимаков Д.В. Обнаружение токсинов цианопрокариот в планктоне нижнего Дона методом масс-спектрометрии//Вестник Южного научного центра РАН. 2006. Т. 2, № 2. С. 75-78.
  • Ezhova E., Lange E., Russkikh Y., Chernova E., Zhakovskaya Z. Dynamics of toxic HABs in the Curonian Lagoon, Baltic Sea during 2010-2013//Book of abstracts. ICES Annual Science Conference (ASC) 15-19 September 2014, La Coruna, Spain. H26.
  • Корнева Л.Г., Соловьева В.В., Русских Я.В., Чернова Е.Н. Состояние фитопланктона и содержание цианотоксинов в Рыбинском, Горьковском и Чебоксарском водохранилищах в период аномально жаркого лета 2010 г.//Вода: химия и экология. 2014. № 8. С. 24-29.
  • Сиделев С.И., Зубишина А.А., Бабаназарова О.В., Кутузова В.Ю., Мартьянов О.В. Мониторинг содержания цианотоксинов микроцистинов в водоемах Верхней Волги: молекулярно-генетический и аналитический подходы//Вода: химия и экология. 2014. № 8. С. 88-94.
  • Сиделев С.И., Голоколенова Т.Б., Чернова Е.Н., Русских Я.В. Анализ фитопланктона Цимлянского водохранилища (Россия) на наличие генов синтеза цианобактериальных гепато-и нейротоксинов//Микробиология. 2015. Т. 84, № 6. С. 1-11.
  • Чернова Е.Н., Русских Я.В., Воякина Е.Ю., Жаковская З.А. Исследования природных экотоксикантов -метаболитов сине-зеленых водорослей в разнотипных водоемах Cеверо-запада России//Региональная экология. 2014. Т. 35, № 1-2. С. 88-95.
  • Mazur-Marzec H., Spoof L., Kobos J., Pliński M., Meriluoto J. Cyanobacterial hepatotoxins, microcystins and nodularins, in fresh and brackish waters of the Pomeranian Province, northern Poland//Oceanological and Hydrobiological Studies International Journal of Oceanography and Hydrobiology. 2008. Vol. 37, no. 46. P. 3-21. Doi: DOI: 10.2478/v10009-008-0014-0
  • Seafood and Freshwater Toxins. Pharmacology, Physiology and Detection. Ed. L.M. Botana. Second Edition. Boca Raton: CRC Press Taylor & Francis Group, 2008. 941 p.
  • WHO. Guidelines for Drinking Water Quality. 4th ed: World Health Organization. 2011. URL: http://www.who.int/water_sanitation_health/publications/2011/dwq_guidelines/en (дата обращения: 15.11.2015).
  • Sivonen K., Jones G. Cyanobacterial toxins//Toxic cyanobacteria in water: A guide to their Public health Consequences, Monitoring and Management. Eds. I. Chorus, J. Bartram. London: E & FN Spon, 1999. P. 41-111.
  • Pflugmacher S., Jung K., Lundvall L., Neumann S., Peuthert A. Effects of cyanobacterial toxins and cyanobacterial cell-free crude extract on germination of Alfalfa (Medicago sativa) and induction of oxidative stress//Environmental Toxicology and Chemistry. 2006. Vol. 25. P. 2381-2387. Doi: DOI: 10.1897/05-615R.1
  • Fawell J.K., Mitchell R.E., Hill R.E., Everett D.J. The toxicity of cyanobacterial toxins in the mouse: II Anatoxin-a//Hum. Exp. Toxicol. 1999. Vol. 18. P. 168-173. Doi: DOI: 10.1191/096032799678839833
  • Dimitrakopoulos I.K., Kaloudis T.S., Hiskia A.E., Thomaidis N.S., Koupparis M.A. Development of a fast and selective method for the sensitive determination of anatoxin-a in lake waters using liquid chromatography-tandem mass spectrometry and phenylalanine-d5 as internal standard//Anal. Bioanal. Chem. 2010. Vol. 397. P. 2245-2252. Doi: DOI: 10.1007/s00216-010-3727-3
  • Kaya K., Sano T., Inoue H., Takagi H. Selective determinationof total normal microcystin by colorimetry, LC/UV detection and/or LC/MS//Anal. Chim. Acta. 2001. Vol. 450. P. 73-80. Doi: DOI: 10.1016/S0003-2670(01)01391-5
  • Brittain S.M., Wang J., Babcock-Jackson L., Carmichael W.W., Rinehart K.L., Culver D.A. Isolation and characterization of microcystins, cyclic heptapeptidehepatotoxins from a Lake Erie Strain of Microcystis aeruginosa//J. Great Lakes Res. 2000. Vol. 26. P. 241-249. Doi: DOI: 10.1016/S0380-1330(00)70690-3
  • Чернова Е.Н., Русских Я.В., Подольская Е.П., Жаковская З.А. Оптимизация параметров масс-спектрометрического анализа цианотоксинов на гибридном хромато-масс-спектрометре LTQ Orbitrap XL (ThermoFinnigan)//Научное приборостроение. 2013. Т. 23, № 1. С. 20-29. URL: http://213.170.69.26/mag/2013/full1/Art2.pdf.
  • Мильман Б.Л., Русских Я.В., Некрасова Л.В., Жаковская З.А. Подход к масс-спектрометрической идентификации цианобактериальных пептидов. Пример деметилмикроцистина-LR//Масс-спектрометрия. 2011. Т. 8, № 1. С. 51-60.
  • Neffling M.-R., Spoof L., Quilliam M., Meriluoto J. LC-ESI-Q-TOF-MS for faster and accurate determination of microcystins andnodularins in serum//J. Chromatogr. B. 2010. Vol. 878, № 26. P. 2433-2441. Doi: DOI: 10.1016/j.jchromb.2010.07.018
  • Spoof L., Vesterkvist P., Lindholm T., Meriluoto J. Screening for hepatotoxins, microcystins and nodularin in environmental water samples by reversed-phase liquid chromatography-electrospray ionization mass spectrometry//J. Chromatogr. A. 2003. Vol. 1020. P. 105-119. Doi: DOI: 10.1016/S0021-9673(03)00428-X
  • Duncan M.W. Good mass spectrometry and its place in good science//J. Mass Spectrom. 2012. Vol. 47, no. 6. P. 795-809. Doi: DOI: 10.1002/jms.3038
  • Лебедев А.Т. Масс-спектрометрия для анализа объектов окружающей среды. М.: Техносфера, 2013. 632 с.
  • Mayumi T., Kato H., Imanishi S., Kawasaki Y., Hasegawa M., Harada K. Structural Characterization of Microcystins by LC/MS/MS under Ion Trap Conditions//J. Antibiot. 2006. Vol. 59, no. 11. P. 710-719. Doi: DOI: 10.1038/ja.2006.95
  • Zweigenbaum J.A., Henion J.D., Beattie K.A., Codd G.A., Poon G.K. Direct analysis of microcystins by microbore liquid chromatography electrospray ionization ion-trap tandem mass spectrometry//J. Pharm. Biomed. Anal. 2000. Vol. 23, no. 4. P. 723-733. Doi: DOI: 10.1016/S0731-7085(00)00354-X
  • Gosetti F., Mazzucco E., Zampieri D., Gennaro M.C. Signal suppression/enhancement in high-performance liquid chromatography tandem mass spectrometry. Review//J. Chromatogr. A. 2010. Vol. 1217. P. 3929-3937. Doi: DOI: 10.1016/j.chroma.2009.11.060
  • King R., Bonfiglio R., Fernandez-Metzler C., Miller-Stein C., Olah T. Mechanistic investigation of ionization suppression in electrospray ionization//J. Am. Soc. Mass. Spectrom. 2000. Vol. 11, no. 11. P. 942-950. Doi: DOI: 10.1016/S1044-0305(00)00163-X
  • Neffling M.-R., Spoof L., Meriuoto J. Rapid LC-MS detection of cyanobacterial hepatotoxins microcystins and nodularins -comparison of columns//Anal. Chim. Acta. 2009. Vol. 653, no. 2. P. 234-241. Doi: DOI: 10.1016/j.aca.2009.09.015
  • Diehnelt C.W., Dugan N.R., Peterman S.M., Budde W.L. Identification of microcystin toxins from a strain of Microcystis aeruginosa by liquid chromatography introduction into a hybrid linear ion trap-Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometer//Anal. Chem. 2006. Vol. 78. P. 501-512. Doi: DOI: 10.1021/ac051556d
  • TOXIC: Cyanobacterial Monitoring and Cyanotoxin Analysis. Eds. J. Meriluoto, G.A. Codd. ÅboAkademi University Press (Turku), 2005. 149 p.
  • Furey A., Crowley J., Hamilton B., Lehane M., James K.J. Strategies to avoid the mis-identification of anatoxin-a using mass spectrometry in the forensic investigation of acute neurotoxic poisoning//J. Chromatogr. A. 2005. Vol. 1082. P. 91-97. Doi: DOI: 10.1016/j.chroma.2005.05.040
  • Sanchez J.A., Otero P., Alfonso A. et al. Detection of Anatoxin-a and Three Analogs in Anabaena spp. Cultures: New Fluorescence Polarization Assay and Toxin Profile by LC-MS/MS//Toxins. 2014. No. 6. P. 402-415. Doi: DOI: 10.3390/toxins6020402
  • Urban J., Hrouzek P., Štys D., Martens H. Estimation of ion competition via correlated responsivity offset in linear ion trap mass spectrometry analysis: Theory and practical use in the analysis of cyanobacterial hepatotoxin microcystin-LR in extracts of food additives//BioMed Research International. 2013. Vol. 2013. Article ID 414631. 14 pages. Doi: DOI: 10.1155/2013/414631
  • Русских Я.В., Чернова Е.Н., Воякина Е.Ю., Никифоров В.А., Жаковская З.А. Определение цианотоксинов в водной матрице методом высокоэффективной жидкостной хроматографии-масс-спектрометрии высокого разрешения//Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2012. T. 17, № 43. C. 61-66.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp