MALDI-TOF-Massenspektrometer
Final Report Abstract
Für das Verständnis chemischer Prozesse auf molekularer Ebene ist die Massenspektrometrie eine Schlüsseltechnologie. Indem diese Methode die Masse einer geladenen Spezies mit extrem hoher Genauigkeit bestimmen kann, liefert sie entscheidende Hinweise auf ihre molekulare Zusammensetzung. Das im Rahmen dieses Projekts verwendete sog. MALDI-TOF-Massenspektrometer zeichnet sich dadurch aus, dass es die schonende Analyse einer Vielzahl unterschiedlicher Proben gestattet und dabei einen sehr weiten Massenbereich abdeckt. Dank dieser Stärken ist die MALDI-Massenspektrometrie für eine große Bandbreite verschiedener Anwendungen attraktiv, wie auch die in diesem Projekt bisher erzielten Ergebnisse verdeutlichen. Der erste Schwerpunkt der im Berichtszeitraum durchgeführten Arbeiten lag auf der Charakterisierung von Übergangsmetallkomplexen. Eine zentrale Frage ist hier die Zahl der im Komplex vorliegenden Metallatome. Gerade im Fall schwerlöslicher Komplexe bietet die MALDI-Massenspektrometrie besondere Vorteile, die für die Analyse von Kupfer-, Silber-, Gold- und Palladium-Komplexen genutzt wurden. Diese Komplexe spielen wegen ihrer photophysikalischen Eigenschaften bzw. ihrer hohen Reaktivität eine wichtige Rolle in der Materialchemie oder der Katalyse. Mit Hilfe des beschafften MALDI- Massenspektrometers konnte beispielsweise das Vorliegen sechskerniger Silber-Komplexe eindeutig nachgewiesen werden. Der zweite Schwerpunkt der Arbeiten lag auf der Untersuchung von Modellsystemen biologischer Prozesse. Die meisten dieser Prozesse sind derartig komplex, dass sie sich einer direkten Analyse auf mikroskopischer Ebene entziehen. Um die Mechanismen dieser Prozesse dennoch verstehen zu können, ist es daher erforderlich, vereinfachte Modelle zu betrachten oder die natürlichen biologischen Systeme so zu modifizieren, dass sie einer einfachen Beobachtung zugänglich werden. Für beide Strategien ist der Einsatz der MALDI-TOF-Massenspektrometrie nötig, um die fehlerfreie Synthese der zu untersuchenden Systeme zu überprüfen. Innerhalb des Projekts wurden zunächst DNA-Modelle entwickelt, die künstliche Analoga natürlicher Nukleobasen enthalten. Mit diesen DNA-Modellen konnte gezielt untersucht werden, auf welche Weise die Bindung von Metall-Ionen die übergeordnete Struktur der DNA verändert oder das Andocken an Proteine beeinflusst. Weiter wurden Hybridmoleküle aus Peptiden und Nukleinsäuren hergestellt, die als Modell für sog. SNARE-Rezeptorproteine dienen. SNARE-Rezeptorproteine vermitteln die Verschmelzung von Vesikeln und sind daher von überragender Bedeutung für den Stofftransport in und aus Zellen. Schließlich wurden neuartige Farbstoffe synthetisiert und zur Markierung von Antikörpern verwendet. Die mikroskopische Untersuchung der so markierten Antikörper kann ihre Verteilung und Bewegung in biologischen Systemen aufklären. Sowohl bei den DNA- und SNARE-Rezeptorprotein- Modellen wie auch den markierten Antikörpern handelt es sich um sehr große und schwere Moleküle, die außerdem empfindlich gegenüber Zersetzungsprozessen sind und deren Analyse deswegen besonders anspruchsvoll ist. Mit dem beschafften MALDI-TOF-Massenspektrometer gelang in allen Fällen ihre Charakterisierung, die Voraussetzung für ihre im Rahmen des Projekts erfolgte weitergehende Untersuchung darstellt. Diese Arbeiten werden aktuell fortgeführt.
Publications
- „1,1′-Bis(pyrazol-3-yl)ferrocene: A Clip Ligand That Forms Supramolecular Aggregates and Prismatic Hexanuclear Coinage Metal Complexes“, Inorg. Chem. 2015, 54, 6917−6927
M. Veronelli, S. Dechert, S. Demeshko, F. Meyer
(See online at https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.5b00898) - “DNA incorporation of a trans-chelating bispyridyl ligand for square-planar coordinated metal cations”, Inorg. Chim. Acta 2016, 452, 188
F. A. Pereira, Guido H. Clever
(See online at https://doi.org/10.1016/j.ica.2016.04.024) - „Role of the transmembrane domain in SNARE protein mediated membrane fusion: peptide nucleic acid/peptide model systems”, Mol. BioSyst. 2016, 12, 2770-2776
J.-D. Wehland, A. S. Lygina, P. Kumar, S. Guha, B. E. Hubrich, R. Jahn U. Diederichsen
(See online at https://doi.org/10.1039/C6MB00294C) - „Stability and Unimolecular Reactivity of Palladate(II) Complexes [LnPdR3]– (L=Phosphine, R=Organyl, n=0 and 1)“, Chem. Eur. J. 2016, 22, 15744-15750
M. Kolter, K. Koszinowski
(See online at https://doi.org/10.1002/chem.201603431) - „’Reduced’ Coumarin Dyes with an O- Phosphorylated 2,2-Dimethyl-4-(hydroxymethyl)- 1,2,3,4-tetrahydroquinoline Fragment: Synthesis, Spectra, and STED Microscopy“, Chem. Eur. J. 2016, 22, 1-13
S. Nizamov, M.V. Sednev, M.L. Bossi, E. Hebisch, H. Frauendorf, S.E. Lehnart, V.N. Belov, S.W. Hell
(See online at https://doi.org/10.1002/chem.201601252) - “Copper-induced Topology Switching and Thrombin Inhibition with Telomeric DNA G- Quadruplexes”, Angew. Chem. 2017, 129, 11799-11803
David M. Engelhard, Julia Nowack, Guido H. Clever
(See online at https://doi.org/10.1002/ange.201705724) - „1,1′-Bis(pyrazol-4-yl)ferrocenes: Potential Clip Ligands and Their Supramolecular Structures“, Eur. J. Inorg. Chem. 2017, 446-453
M. Veronelli, S. Dechert, A. Schober, S. Demeshko, F. Meyer
(See online at https://doi.org/10.1002/ejic.201600644)
