Biomedizinische Analytik
Fourier Transform Ionen Zyklotron Resonanz Massenspektrometrie in der Biomedizinischen Analytik
Die hochauflösende FT-ICR Massenspektrometrie von oligo- und polymeren komplexen Kohlenhydraten
und Proteinen, die als Komponenten der extrazellulären
Matrix an der Morphogenese, Zellproliferation, -differenzierung und -regeneration beteiligt sind, wird seit dem
Frühjahr 2001 betrieben. Weiterhin wird diese Technik
zur Strukturaufklärung von Glykokonjugaten, die eine wichtige Rolle bei Erbkrankheiten wie Congenital
Disorders of Glycosylation (CDG) und Schindler's Disease
spielen, angewendet. FT-ICR-Massenanalysatoren besitzen eine Reihe von herausragenden Eigenschaften, wie
z.B. hohe Empfindlichkeit, hohe Auflösung, hohe
Massengenauigkeit sowie die Fähigkeit zur Speicherung von Ionen über einen langen Zeitraum. Diese
Eigenschaften ermöglichen Experimente zur
Bestimmung von Molekulargewichten mit höchster Massenauflösung (größer 1.000.000)
und hoher Massengenauigkeit (typischerweise mit einer
Abweichung kleiner 1 ppm). Es konnte gezeigt werden, daß diese Eigenschaften hervorragend zur Analyse
von komplexen Analytgemischen aus verschiedenen
Körperflüssigkeiten geeignet sind. Beispielsweise konnten in Urinproben bis zu 200 unterschiedliche
Glykokonjugatspezies mit Hilfe eines einzigen Spektrums
identifiziert werden. Insbesondere das hohe Auflösungsvermögen und die hohe Massengenauigkeit
von ICR-Analysatoren macht diese zu einem idealen Werkzeug
zur Untersuchung und Charakterisierung von nicht-kovalenten Protein-Substratkomplexen.Die
Durchführung von mehrstufigen Tandem-MS Experimenten
(MSn) kann beispielsweise zur Sequenzierung von Oligomeren genutzt werden. Verschiedene
Techniken zur gezielten Anregung von Ionen, wie z.B. Sustained
Off-Resonance Irradiation Collision-Induced Dissociation (SORI-CID), Infrared Multiphoton Dissociation (IRMPD)
und Electron Capture Dissociation (ECD) wurden in
unserem Labor etabliert und zur strukturellen Charakterisierung verschiedenster Analytspezies genutzt. Speziell die
ECD wurde zur strukturellen Charakterisierung von
glycosylierten Peptiden angewendet. Es konnte gezeigt werden, daß neben der Aminosäuresequenz
auch die Positionen der labilen Glykansubstituenten eindeutig
bestimmt werden können. Weitergehende Untersuchungen zur Fragmentierung von hypervalenten
Radikalkationen ergaben hochinteressante neue mechanistische Aspekte
vor allem in Bezug auf Wasserstofftransferprozesse, die interessante neue Perspektiven für die
Glykonkonjugatanalytik bieten.
Einen weiterer Forschungsschwerpunkt
stellt die Kopplung von Mikrofluidiksystem-Ionisierungstechniken mit ICR-Massenanalysatoren dar. Die
ESI-Ionenquelle wurde mit einem neuartigen vollautomatischen
Chip-basierten Roboter und mit Chip-Mikrosprayern gekoppelt. Hierzu wurden neue Schnittstellen konstruiert und
implementiert. Es konnte gezeigt werden, daß sich
diese Mikrofluidiksysteme hervorragend in der Glycokonjugatanalytik eignen, da sie stabile
Elektrospraybedingungen, hohe Reproduzierbarkeit, eine reduzierte
Fragmentierung innerhalb der Ionenquelle, d. h. milde Ionisationsbedingungen sowie eine hohe
Ionisierungseffektivität bieten.
Kooperationen:
Projektdauer:
Drittmittelgeber:
Beteiligte Wissenschaftler:
Veröffentlichungen:
Ausgewählte
Vorträge (V) und Poster (P):
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