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Struktureinflüsse auf das Fragmentierungs-Verhalten von Peptiden bei PSD-MALDI Massenspektrometrie

Wehofsky, Marco


pdf-Format: Dokument 1.pdf (2.400 KB)

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Freie Schlagwörter (Deutsch): Fragmentierungs-Verhalten , Peptide , PSD-MALDI Massenspektrometrie , Matrix-Assisted-Laser Desorption/Ionization Massenspektrometrie , Elek
Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Anorganische und Analytische Chemie
Fachgebiet: Chemie
DDC-Sachgruppe: Chemie
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 12.07.2001
Erstellungsjahr: 2001
Publikationsdatum: 24.09.2001
Kurzfassung auf Deutsch: Durch das zunehmende Interesse an der Strukturaufklärung von Biopolymeren in der biologischen und biomedizinischen Forschung haben
massenspektrometrische Verfahren, wie Matrix-Assisted-Laser Desorption/Ionization (MALDI) und Elektrospray-Ionisations (ESI)
Massenspektrometrie, in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen. Die Masse eines Biomoleküls, wie zum Beispiel von
Proteinen, Peptiden, Oligosacchariden oder Oligonucleotiden, ist ein aus der Struktur leicht zu ermittelnder, charakteristischer Parameter,
der sich mit einem Massenspektrometer auch bei geringsten Probenmengen (fmol) noch äußerst präzise (Fehler < 10 ppm) bestimmen
läßt.

In komplexen Gemischen, wie dem Verdau eines Proteins, liegen zahlreiche Komponenten vor, die sich bei der massenspektrometrischen
Analyse teilweise gegenseitig unterdrücken, so daß nur ein Teil der tatsächlichen Bestandteile nachgewiesen werden kann. Darüber
hinaus gibt es häufig Interferenzen von Molekülen gleicher Masse oder den Isotopenmustern der Moleküle ähnlicher Masse, wodurch die
Spektren weiter verkompliziert werden und die Interpretation Fehler aufweisen kann.

Daher wurde in dieser Arbeit den Isotopenmustern von Peptiden große Aufmerksamkeit geschenkt. Es wurde ein analytisches Verfahren
entwickelt, mit dessen Hilfe die Isotopenmuster, trotz Masseninterferenzen, aus einem MALDI-Massenspektrum heraus gefiltert werden, so
daß bei einer anschließenden Peak-Identifikation die Fehlinterpretationen deutlich reduziert werden. Darüber hinaus stellte sich heraus,
daß eine Erweiterung der Methode auf ESI-Massenspektren, bei denen mehrfache Ladungen pro Peptid berücksichtigt werden müssen,
wertvolle zusätzliche Informationen liefert.

Die Unterdrückung von Signalen kann allerdings nicht durch eine nachgeschaltete Datenverarbeitung, wie es die Filterung darstellt,
vermieden werden, sondern es muss eine Verbesserung der experimentellen 'Rohdaten' erfolgen. Ein Ansatz ist eine Optimierung der
Präparation durch Fraktionierung der Bestandteile der Ausgangsprobe und getrennte massenspektrometrische Analyse. Läßt sich die
Probe nicht fraktionieren, kann die Empfindlichkeit gesteigert werden, indem die stabilen Peptid-Ionen gezielt selektiert werden. Hierfür
wird eine experimentelle Methode beschrieben.

Der Hauptteil der Arbeit gliedert sich in vier Teile. Im ersten Abschnitt werden die Einflüsse der experimentellen Bedingungen auf die
quantitativen Ergebnisse (Signalintensitäten) untersucht. Der folgende Teil behandelt die Grundlagen zur Beschreibung der Isotopenmuster
von Peptiden. Unter anderem wird hier eine Methode zur Abschätzung des Schwefelgehaltes vorgestellt. Aus diesen Erkenntnissen wird im
nächsten Abschnitt ein Filteralgorithmus entwickelt und auf MALDI- und ESI-Massenspektren angewendet. Die experimentelle
Verbesserung der 'Rohdaten' der Massenspektren durch einen Vorläufer-Ionen-Scan wird im letzten Abschnitt beschrieben. Hierbei
handelt es sich gleichzeitig um ein weiteres Anwendungsbeispiel für den Filteralgorithmus, da die Peptide mit Hilfe der fortgeschrittenen
Peak-Identifikation aufgelistet werden.