Rapid Screening of Ellagitannins in Natural Sources via Targeted Reporter Ion Triggered Tandem Mass Spectrometry

Complex biomolecules present in their natural sources have been difficult to analyze using traditional analytical approaches. Ultrahigh-performance liquid chromatography (UHPLC-MS/MS) methods have the potential to enhance the discovery of a less well characterized and challenging class of biomolecules in plants, the ellagitannins. We present an approach that allows for the screening of ellagitannins by employing higher energy collision dissociation (HCD) to generate reporter ions for classification and collision-induced dissociation (CID) to generate unique fragmentation spectra for isomeric variants of previously unreported species. Ellagitannin anions efficiently form three characteristic reporter ions after HCD fragmentation that allows for the classification of unknown precursors that we call targeted reporter ion triggering (TRT). We demonstrate how a tandem HCD-CID experiment might be used to screen natural sources using UHPLC-MS/MS by application of 22 method conditions from which an optimized data-dependent acquisition (DDA) emerged. The method was verified not to yield false-positive results in complex plant matrices. We were able to identify 154 non-isomeric ellagitannins from strawberry leaves, which is 17 times higher than previously reported in the same matrix. The systematic inclusion of CID spectra for isomers of each species classified as an ellagitannin has never been possible before the development of this approach

Total synthesis of vescalin, natural bioactive substance of the C-arylglucosidic ellagitannin family

Les ellagitannins C-arylglucosidiques sont des composés polyphénoliques issus du métabolisme spécialisé de nombreuses plantes, en particulier celles appartenant à la famille des Fagacées comme le chêne et le châtaignier. La vescaline qui appartient à cette famille de composés exhibe d’intéressantes propriétés biologiques, notamment antivirales et antitumorales. Plus précisément elle inhibe la topoisomérase 2α, une enzyme ciblée par les chimiothérapies utilisées contre le cancer, et possède également une activité contre les filaments d’actine du cytosquelette. La structure particulièrement unique de la vescaline comporte un motif NonaHydroxyTriPhénoyle (NHTP) lié par une liaison C-arylglucosidique à un coeur D-glucose en forme ouverte. La synthèse totale de différents membres de cette classe de polyphénols d’origine végétale, dont celle de la vescaline, constituait l’objectif principal de cette thèse. Les voies d’accès à ces cibles exploitent en partie des méthodes développées précédemment lors de la synthèse totale de l’épipunicacortéine A 5-O-dégalloylée et sont complétées par de nouvelles méthodologies de synthèse. Ainsi, la méthode et le rendement de l’étape de C-arylglucosidation ont été améliorés et des conditions efficaces de couplage terarylique intramoléculaire entre un motif HexaHydroxyDiPhénoyle (HHDP) et une unité galloyle ont été élaborées. En adaptant la stratégie mise au point pour la synthèse totale de la vescaline, trois ellagitannins C-arylglucosidiques supplémentaires ont été préparés : la punicacortéine A, l’épipunicacortéine A et la castaline.C-arylglucosidic ellagitannins are polyphenolic compounds biosynthesized through the secondary metabolism of various plants, in particular from the Fagaceae family such as oak and chestnut. Vescalin, which belongs to this class of plant polyphenols, displays interesting biological activities, with antiviral and antitumoral properties. More specifically, it inhibits topoisomerase 2α, a targeted enzyme in chemotherapy used in cancer treatment, and have also an activity against the cytoskeletal filamentous actin. Unique structure of vescalin displays a NonaHydroxyTriPhenoyl moiety (NHTP) linked to an open chain D-glucose with a C-arylglucosidic bond. The total synthesis of vescalin constitutes the main goal of this doctoral work. Synthetic routes employ in part chemical methods previously used for the total synthesis of 5-O-desgalloylepipunicacortein A in addition to new methodologies. Therefore, the C-arylglucosidation method and chemical yield have been improved and an efficient intramolecular terarylic coupling between a HexaHydroxyDiPhenoyl moiety (HHDP) and a galloyl unit has been developed. Taking advantage of the synthetic strategy elaborated for vescalin total synthesis, three additional C-arylglucosidic ellagitannins were obtained: punicacortein A, epipunicacortein A and castalin

Synthèse totale de la vescaline, substance naturelle bioactive de la famille des ellagitannins C-arylglucosidiques

C-arylglucosidic ellagitannins are polyphenolic compounds biosynthesized through the secondary metabolism of various plants, in particular from the Fagaceae family such as oak and chestnut. Vescalin, which belongs to this class of plant polyphenols, displays interesting biological activities, with antiviral and antitumoral properties. More specifically, it inhibits topoisomerase 2α, a targeted enzyme in chemotherapy used in cancer treatment, and have also an activity against the cytoskeletal filamentous actin. Unique structure of vescalin displays a NonaHydroxyTriPhenoyl moiety (NHTP) linked to an open chain D-glucose with a C-arylglucosidic bond. The total synthesis of vescalin constitutes the main goal of this doctoral work. Synthetic routes employ in part chemical methods previously used for the total synthesis of 5-O-desgalloylepipunicacortein A in addition to new methodologies. Therefore, the C-arylglucosidation method and chemical yield have been improved and an efficient intramolecular terarylic coupling between a HexaHydroxyDiPhenoyl moiety (HHDP) and a galloyl unit has been developed. Taking advantage of the synthetic strategy elaborated for vescalin total synthesis, three additional C-arylglucosidic ellagitannins were obtained: punicacortein A, epipunicacortein A and castalin.Les ellagitannins C-arylglucosidiques sont des composés polyphénoliques issus du métabolisme spécialisé de nombreuses plantes, en particulier celles appartenant à la famille des Fagacées comme le chêne et le châtaignier. La vescaline qui appartient à cette famille de composés exhibe d’intéressantes propriétés biologiques, notamment antivirales et antitumorales. Plus précisément elle inhibe la topoisomérase 2α, une enzyme ciblée par les chimiothérapies utilisées contre le cancer, et possède également une activité contre les filaments d’actine du cytosquelette. La structure particulièrement unique de la vescaline comporte un motif NonaHydroxyTriPhénoyle (NHTP) lié par une liaison C-arylglucosidique à un coeur D-glucose en forme ouverte. La synthèse totale de différents membres de cette classe de polyphénols d’origine végétale, dont celle de la vescaline, constituait l’objectif principal de cette thèse. Les voies d’accès à ces cibles exploitent en partie des méthodes développées précédemment lors de la synthèse totale de l’épipunicacortéine A 5-O-dégalloylée et sont complétées par de nouvelles méthodologies de synthèse. Ainsi, la méthode et le rendement de l’étape de C-arylglucosidation ont été améliorés et des conditions efficaces de couplage terarylique intramoléculaire entre un motif HexaHydroxyDiPhénoyle (HHDP) et une unité galloyle ont été élaborées. En adaptant la stratégie mise au point pour la synthèse totale de la vescaline, trois ellagitannins C-arylglucosidiques supplémentaires ont été préparés : la punicacortéine A, l’épipunicacortéine A et la castaline

Infused Grandinin MS-MS

The MS/MS files for the grandinin ellagitannin standard

Infused Epiacutissimin A MS-MS

The MS/MS files for the epiacutissimin A ellagitannin standard

UHPLC False Positive Controls, Amaranth

Application of different charge state and reporter ion triggering conditions on amaranth control samples, ellagitannin standards, and a mixture of the ellagitannin standards and the amaranth control

Custom Perl Script

<div>The custom perl script used to extract precursors subjected to CID or HCD from mgf files at the end of the proteome discoverer workflow.</div><div><br></div

Infused Roburin D MS-MS

The MS/MS files for the roburin D ellagitannin standard

Infused Castalagin MS-MS

The MS/MS files for the castalagin ellagitannin standard

UHPLC - 2000 m/z Upper Mass Range

UHPLC analysis with a 2000 m/z upper mass range for a mixture of ellagitannin standards