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Thesis

Ion Mobility-Mass Spectrometry of Complex Carbohydrates

MPS-Authors
/persons/resource/persons85131

Hofmann,  Johanna
Molecular Physics, Fritz Haber Institute, Max Planck Society;

/persons/resource/persons32738

Pagel,  Kevin
Molecular Physics, Fritz Haber Institute, Max Planck Society;

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Fulltext (public)

thesis_johanna_hofmann.pdf
(Any fulltext), 41MB

Supplementary Material (public)
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Citation

Hofmann, J. (2017). Ion Mobility-Mass Spectrometry of Complex Carbohydrates. PhD Thesis, Freie Universität, Berlin.


Cite as: http://hdl.handle.net/11858/00-001M-0000-002E-16A1-C
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