한국인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer)은 세계적으로 가장 유명한 생약 중 하나이다. 인삼은 다양한 약리학적 효과를 나타내며, 다양한 종류의 생리활성 물질들을 함유하고 있다. 하지만, 인삼의 지질 성분에 대해서는 아직까지 잘 알려지지 않았다. 이번 연구에서는 나노전자분무이온화 탠덤질량분석기 (nano-electrospray ionization tandem mass spectrometry, nano-ESI-MSn)를 이용하여 서로 다른 품종 (천풍 및 연풍), 년근 (5년근 및 6년근) 및 부위 (...
한국인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer)은 세계적으로 가장 유명한 생약 중 하나이다. 인삼은 다양한 약리학적 효과를 나타내며, 다양한 종류의 생리활성 물질들을 함유하고 있다. 하지만, 인삼의 지질 성분에 대해서는 아직까지 잘 알려지지 않았다. 이번 연구에서는 나노전자분무이온화 탠덤질량분석기 (nano-electrospray ionization tandem mass spectrometry, nano-ESI-MSn)를 이용하여 서로 다른 품종 (천풍 및 연풍), 년근 (5년근 및 6년근) 및 부위 (주근, 측근, 뇌두) 별 시료를 대상으로 지질 분석을 수행하였다. 그 결과 글리세로리피드, 글리세로포스포리피드, 진세노사이드를 포함하는 총 30가지의 물질이 밝혀졌다. 이들 중에서 특히 트리아실글리세롤 54:6 (18:2/18:2/18:2), 포스포글리세롤 34:3 (16:0/18:3), 모노갈락토실디아실글리세롤 36:4 (18:2/18:2), 포스파티딘산 36:4 (18:2/18:2) 및 34:1 (16:0/18:1)이 인삼의 품종, 년근, 부위를 판별하는 바이오마커로 선정되었다. 또한 미지의 인삼 시료의 특성이 신뢰도가 검증된 최소부분제곱 회귀분석 (partial least squares projection to latent structures regression, PLSR) 모델을 통해서 성공적으로 예측되었다. 글리코실 이노시톨 포스포세라마이드 (glycosyl inositol phosphoceramides, GIPCs)는 식물 조직에 존재하는 주요한 스핑고리피드의 일종임에도 불구하고, 아직까지 인삼의 GIPCs에 대해서는 알려진 바가 없다. 이번 연구에서는 nano-ESI-MSn를 이용하여 인삼 GIPCs의 특징적인 조각 이온들의 패턴을 파악하고 분석에 사용하였다. 기존에 양이온 모드에서 알려진 GIPCs의 조각이온 패턴을 확인하는 것 외에도, GIPCs의 마지막 당 부분과 세라마이드 구조의 지방산 아실 체인이 쪼개지면서 나타나는 새로운 조각 이온 패턴을 밝혀냈다. 인삼에서 총 42개의 GIPC 종이 검출되었다. 인삼의 주요한 GIPC 구조는 헥소스(R1)-헥수론산-이노시톨 포스포세라마이드 [hexose (R1)-hexuronic acid-inositol phosphoceramide]로 밝혀졌으며, 이 구조에서 작용기인 R1으로는 아민, N-아세틸아민, 수산기 중 하나를 가지고 있었다. 가장 크게 검출된 피크는 m/z 1136.3 ([M+H]+)를 나타낸 GIPC (d18:0/h16:0, R1 = OH) 였다. 인삼의 5년근 및 6년근 주근의 GIPC 농도를 비교했을 때는 세 종의 GIPC만 유의적인 차이를 보였다. 이번 연구는 인삼의 지질 종을 처음으로 밝혔으며, 다변량통계분석법과 nano-ESI-MSn를 기반으로 한 지질 프로파일을 이용해서 인삼의 품종, 년근, 부위를 예측했다. 이번 연구에서 개발된 리피도믹스 기술은 추후 다른 생약자원들의 지질 물질들을 분석하는데 유용한 정보를 제공할 것이며, 생약자원들의 품질관리에도 효과적으로 쓰일 수 있을 것으로 사료된다.
한국인삼 (Panax ginseng C. A. Meyer)은 세계적으로 가장 유명한 생약 중 하나이다. 인삼은 다양한 약리학적 효과를 나타내며, 다양한 종류의 생리활성 물질들을 함유하고 있다. 하지만, 인삼의 지질 성분에 대해서는 아직까지 잘 알려지지 않았다. 이번 연구에서는 나노전자분무이온화 탠덤질량분석기 (nano-electrospray ionization tandem mass spectrometry, nano-ESI-MSn)를 이용하여 서로 다른 품종 (천풍 및 연풍), 년근 (5년근 및 6년근) 및 부위 (주근, 측근, 뇌두) 별 시료를 대상으로 지질 분석을 수행하였다. 그 결과 글리세로리피드, 글리세로포스포리피드, 진세노사이드를 포함하는 총 30가지의 물질이 밝혀졌다. 이들 중에서 특히 트리아실글리세롤 54:6 (18:2/18:2/18:2), 포스포글리세롤 34:3 (16:0/18:3), 모노갈락토실디아실글리세롤 36:4 (18:2/18:2), 포스파티딘산 36:4 (18:2/18:2) 및 34:1 (16:0/18:1)이 인삼의 품종, 년근, 부위를 판별하는 바이오마커로 선정되었다. 또한 미지의 인삼 시료의 특성이 신뢰도가 검증된 최소부분제곱 회귀분석 (partial least squares projection to latent structures regression, PLSR) 모델을 통해서 성공적으로 예측되었다. 글리코실 이노시톨 포스포세라마이드 (glycosyl inositol phosphoceramides, GIPCs)는 식물 조직에 존재하는 주요한 스핑고리피드의 일종임에도 불구하고, 아직까지 인삼의 GIPCs에 대해서는 알려진 바가 없다. 이번 연구에서는 nano-ESI-MSn를 이용하여 인삼 GIPCs의 특징적인 조각 이온들의 패턴을 파악하고 분석에 사용하였다. 기존에 양이온 모드에서 알려진 GIPCs의 조각이온 패턴을 확인하는 것 외에도, GIPCs의 마지막 당 부분과 세라마이드 구조의 지방산 아실 체인이 쪼개지면서 나타나는 새로운 조각 이온 패턴을 밝혀냈다. 인삼에서 총 42개의 GIPC 종이 검출되었다. 인삼의 주요한 GIPC 구조는 헥소스(R1)-헥수론산-이노시톨 포스포세라마이드 [hexose (R1)-hexuronic acid-inositol phosphoceramide]로 밝혀졌으며, 이 구조에서 작용기인 R1으로는 아민, N-아세틸아민, 수산기 중 하나를 가지고 있었다. 가장 크게 검출된 피크는 m/z 1136.3 ([M+H]+)를 나타낸 GIPC (d18:0/h16:0, R1 = OH) 였다. 인삼의 5년근 및 6년근 주근의 GIPC 농도를 비교했을 때는 세 종의 GIPC만 유의적인 차이를 보였다. 이번 연구는 인삼의 지질 종을 처음으로 밝혔으며, 다변량통계분석법과 nano-ESI-MSn를 기반으로 한 지질 프로파일을 이용해서 인삼의 품종, 년근, 부위를 예측했다. 이번 연구에서 개발된 리피도믹스 기술은 추후 다른 생약자원들의 지질 물질들을 분석하는데 유용한 정보를 제공할 것이며, 생약자원들의 품질관리에도 효과적으로 쓰일 수 있을 것으로 사료된다.
Korean ginseng (Panax ginseng C. A. Meyer) is one of the most popular medicinal herbs in the world. This plant is known to have many health benefits and contains a wide variety of bioactive components. However, the knowledge on its lipid compound is still far from being fully explored. The pres...
Korean ginseng (Panax ginseng C. A. Meyer) is one of the most popular medicinal herbs in the world. This plant is known to have many health benefits and contains a wide variety of bioactive components. However, the knowledge on its lipid compound is still far from being fully explored. The present study performed the lipid profiling of two officially registered cultivars (P. ginseng ‘Chunpoong’ and P. ginseng ‘Yunpoong’) at different cultivation ages (five and six years) and on different parts (tap roots, lateral roots, and rhizomes) using nano-electrospray ionization tandem mass spectrometry (nano-ESI-MSn). In total, 30 compounds including galactolipids, phospholipids, triacylglycerols, and ginsenosides were identified. Among them, triacylglycerol 54:6 (18:2/18:2/18:2), phosphatidylglycerol 34:3 (16:0/18:3), monogalactosyldiacylglycerol 36:4 (18:2/18:2), phosphatidic acid species 36:4 (18:2/18:2) and 34:1 (16:0/18:1) were selected as biomarkers to discriminate cultivars, cultivation ages, and parts. In addition, an unknown P. ginseng sample was successfully predicted by applying the validated partial least squares projection to latent structures regression models. Although glycosyl inositol phosphoceramides (GIPCs) are the main sphingolipids in plant tissues, GIPCs of P. ginseng are unknown. The present study employed nano-ESI-MSn, which generated characteristic fragmentation patterns that were used for the structural identification of P. ginseng GIPCs. In addition to detecting a typical mass fragmentation pattern for GIPC in positive ion mode, novel fragmentation correlating with cleavage of the last carbohydrate and fatty acyl chain of the ceramide moiety was identified. In total, 42 GIPC species were detected in P. ginseng. The major P. ginseng GIPC structure was hexose (R1)-hexuronic acid-inositol phosphoceramide, with three types of R1 (amine, N-acetylamine, or hydroxyl). The most intense peak was found at m/z 1136.3 ([M+H]+ ion), corresponding to a GIPC (d18:0/h16:0, R1 = OH). Only three GIPC subtypes showed significantly different levels in five- and six-year-old P. ginseng tap roots. This is the first study regarding the identification of lipid species from P. ginseng and the predicting of cultivars, cultivation ages, and parts of P. ginseng using nano-ESI-MS-based lipidomic profiling with a multivariate statistical analysis. The lipidomics technology developed herein could provide useful information for the identification of lipid components in other herbal plants and could potentially facilitate the quality control of various herbal medicine resources.
Korean ginseng (Panax ginseng C. A. Meyer) is one of the most popular medicinal herbs in the world. This plant is known to have many health benefits and contains a wide variety of bioactive components. However, the knowledge on its lipid compound is still far from being fully explored. The present study performed the lipid profiling of two officially registered cultivars (P. ginseng ‘Chunpoong’ and P. ginseng ‘Yunpoong’) at different cultivation ages (five and six years) and on different parts (tap roots, lateral roots, and rhizomes) using nano-electrospray ionization tandem mass spectrometry (nano-ESI-MSn). In total, 30 compounds including galactolipids, phospholipids, triacylglycerols, and ginsenosides were identified. Among them, triacylglycerol 54:6 (18:2/18:2/18:2), phosphatidylglycerol 34:3 (16:0/18:3), monogalactosyldiacylglycerol 36:4 (18:2/18:2), phosphatidic acid species 36:4 (18:2/18:2) and 34:1 (16:0/18:1) were selected as biomarkers to discriminate cultivars, cultivation ages, and parts. In addition, an unknown P. ginseng sample was successfully predicted by applying the validated partial least squares projection to latent structures regression models. Although glycosyl inositol phosphoceramides (GIPCs) are the main sphingolipids in plant tissues, GIPCs of P. ginseng are unknown. The present study employed nano-ESI-MSn, which generated characteristic fragmentation patterns that were used for the structural identification of P. ginseng GIPCs. In addition to detecting a typical mass fragmentation pattern for GIPC in positive ion mode, novel fragmentation correlating with cleavage of the last carbohydrate and fatty acyl chain of the ceramide moiety was identified. In total, 42 GIPC species were detected in P. ginseng. The major P. ginseng GIPC structure was hexose (R1)-hexuronic acid-inositol phosphoceramide, with three types of R1 (amine, N-acetylamine, or hydroxyl). The most intense peak was found at m/z 1136.3 ([M+H]+ ion), corresponding to a GIPC (d18:0/h16:0, R1 = OH). Only three GIPC subtypes showed significantly different levels in five- and six-year-old P. ginseng tap roots. This is the first study regarding the identification of lipid species from P. ginseng and the predicting of cultivars, cultivation ages, and parts of P. ginseng using nano-ESI-MS-based lipidomic profiling with a multivariate statistical analysis. The lipidomics technology developed herein could provide useful information for the identification of lipid components in other herbal plants and could potentially facilitate the quality control of various herbal medicine resources.
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