hide
Free keywords:
ion mobility; mass spectrometry; glycans; carbohydrates
Abstract:
Kohlenhydrate, oft auch als Glykane oder Oligosaccharide bezeichnet, sind Biomole-
k ̈ule, die praktisch in allen lebenden Organismen eine wichtige Rolle spielen. Sie sind
unter anderem beteiligt an der Zellerkennung, der Proteinfaltung oder der Entstehung
von Krebs. Oligosaccharide bestehen aus Monosaccharid-Bausteinen, welche h ̈aufig
Isomere sind und sich oft nur in der Konfiguration einzelner Kohlenstoffatome
unterscheiden. Sie besitzen zudem mehrere Hydroxylgruppen, an denen glykosidische
Bindungen zu weiteren Monosacchariden entstehen k ̈onnen. Dies kann zur Bildung
von linearen sowie verzweigte Strukturen f ̈uhren, welche eine komplexe Regio- und
Stereochemie besitzen. Die dadurch entstehende immense strukturelle Vielfalt stellt
eine große Herausforderung f ̈ur fast alle Zweige der Glykowissenschaften dar.
Eine vielversprechende Methode zur Strukturanalyse von Glykanen ist die Ionen-
mobilit ̈ats-Massenspektrometrie (IM-MS). Mit dieser wird sowohl das Masse-zu-
Ladungs-Verh ̈altnis (
m/z
) eines Ions gemessen als auch die Zeit, welche es ben ̈otigt,
unter dem Einfluss eines schwachen elektrischen Feldes eine mit Inertgas gef ̈ullte
Zelle zu durchqueren. Dabei erfolgt eine Trennung der Ionen anhand ihrer Masse,
Ladung, Gr ̈oße und Form, welche auch die Unterscheidung von Isomeren erm ̈oglicht.
Zus ̈atzlich kann aus einer gemessenen Driftzeit der Kollisionsquerschnitt (CCS) eines
Ions berechnet werden, welcher eine Molek ̈uleigenschaft darstellt, die universell
vergleichbar ist.
In dieser Arbeit wurde das Potenzial der Ionenmobilit ̈ats-Massenspektrometrie
f ̈ur die Strukturaufkl ̈arung von Kohlenhydraten untersucht. Zun ̈achst wurden eine
Reihe von N-Glykanen sowie das Polysaccharid Dextran analysiert und die CCSs
ihrer intakten Ionen und Fragmente gemessen. Diese Referenzwerte konnten im
Anschluss verwendet werden, um eine CCS Kalibrationsmethode f ̈ur kommerziell
erh ̈altliche
traveling wave
IM-MS Instrumente zu entwickeln. Zus ̈atzlich wurde der
Einfluss des Driftgases sowie der Ladung der Ionen auf die Qualit ̈at der Kalibration
betrachtet. Um das Leistungsverm ̈ogen von IM-MS zu untersuchen, wurde eine
systematische Studie anhand von sechs synthetischen Oligosacchariden durchgef ̈uhrt,
welche alle m ̈oglichen Arten der Isomerie repr ̈asentierten. Es zeigte sich, dass Regio-
oder Stereoisomere als deprotonierte Ionen eindeutig identifiziert und getrennt werden
