모노테르펜 인돌 알칼로이드 (Monoterpene indole alkaloids, MIA)는 tryptophan과 secologanin으로부터 생합성되는 식물 이차대사산물이다. 주로 협죽도과 (Apocynaceae), 마전과(Loganiaceae), 꼭두서니과 (Rubiaceae)에서 많이 생합성됨이 알려져 있다. 또한 모노테르펜 인돌 알칼로이드의 구조적 다양성과 항암, 항고혈압 등의 중요한 생리활성으로 인해 이에 관한 관심과 연구가 지속되어 왔다.
기존 연구들은 MIA의 분리에 집중되어 있으며, 여러 종에서의 화학적 다양성에 대한 비교 분석연구는 부족한 실정이다. 특히 같은 속 내에서의 대사산물 비교 연구는 보고된 바 있지만 다른 여러 과 및 속에서의 비교 분석 연구는 진행된 바 없다. 따라서 본 연구에서는 협죽도과, 마전과, 꼭두서니과에 속하는 275종의 식물 추출물을 대상으로 모노테르펜 인돌 알칼로이드의 화학적 다양성과 분포 패턴에 대한 분석 연구를 진행하였다.
275종의 식물 추출물을 산-염기 분획법으로 처리하여 알칼로이드 분획을 수득한 후, 이를 LC-MS/MS로 분석하여 275 종 식물에서의 MIA 화합물 군의 분포를 조사하였다. 데이터를 분석한 결과 GNPS(Global Natural Product Social Networking) 스펙트럼 라이브러리 매칭을 통해 확인된 13종의 MIA를 일차적으로 확인할 수 있었으며, MS/MS 분자네트워킹을 통해 데이터 내의 MS/MS 스펙트럼을 스펙트럼 유사도 기반으로 재정리하여 molecular family (MF) 단위의 분석을 수행하였다. 대부분의 MIA MF가 특정 과, 그리고 특정 속에 한정된 분포를 보임을 확인하였으며, 이를 통해 MIA가 널리 분포하는 세 개의 과내에서도 각각의 scaffold들은 한정적이고 특이적인 분포를 보임을 확인하였다. 구체적으로, pubescine, rauwolscine, vindoline, serpentine, elegantissine, isoreserpiline이 협죽도과, brucine과 strchnine은 마전과에서 특이적으로 나타났으며 이는 기존 연구 결과들과 일치했다. 또한 꼭두서니과는 tubotaiwine, (-)-eburnamonine, strictosamide의 유도체를 가질 것으로 예상되었다. 분석결과를 토대로 꼭두서니과의 Uncaria scandens를 대량 추출 및 화합물 분리 대상으로 선정하였다. 8개의 화합물이 분리되었으며, 각각 strictosamide (1), mitraphylline (2) uncarine A (3), uncarine C (4), uncarine F (5), uncarine E (6) lyaloside (7), 5(S)-5-carbomethoxystrictosidine (8)로 확인되었다.