Nukleobasen-funktionalisierte Biomoleküle: Synthese und Analyse nichtkovalenter Komplexe mittels Elektrospray-FT-ICR-Massenspektrometrie

Die dreidimensionale Struktur und somit die Funktion der Biomoleküle beruht in
großem Maße auf der Bildung spezifischer nichtkovalenter Komplexe, die durch hydrophobe Kräfte, van-der-Waals-Wechselwirkungen, Wasserstoffbrückenbindun- gen und Salzbrücken der Proteinseitenketten vermittelt werden. In dieser Arbeit sollten nichtkovalente Komplexe auf der Basis von Nukleobasenpaarung durch
Elektrospray-FT-ICR-Massenspektrometrie untersucht und mit UV-spektroskopischen Ergebnissen verglichen werden. Nach der Einführung der Elektrospray-Ionisation (ESI), einer sanften Ionisationsmethode, ist die Massenspektrometrie zu einem leistungsfähigen und viel versprechenden Hilfsmittel zur Identifizierung und zur Strukturaufklärung von Biopolymeren geworden, da sie die intakte Überführung auch großer, schwerflüchtiger Biopolymere in die Gasphase ermöglicht. Im Gegensatz zu anderen Ionisationsmethoden lassen sich die Untersuchungen in homogener Lösung unter nahezu physiologischen Bedingungen durchführen, was essentiell für eine Vergleichbarkeit mit den in vivo ablaufenden Mechanismen ist, da die Ausbildung bestimmter Strukturelemente und somit die Funktion der Proteine besonders sensibel auf pH-, Konzentrations- und Temperaturänderungen reagiert. Die Detektion nichtkovalenter Komplexe bedarf wegen der zu untersuchenden sehr schwachen
Wechselwirkungen besonders schonender Desolvatisierungsbedingungen während des
Elektrospray-Prozesses. Im Rahmen dieser Arbeit wurde durch Variation der Hexapolakkumulation, des Gasdurchflusses des Trockengases, der CapExit-Spannung, der Temperatur des Trockengases, der Bedingungen der Probenpräparation sowie des Lösungsmittels die Stabilität des Ionenstroms und der Erhalt der nichtkovalenten Komplexe für das jeweilige ESI-FT-ICR-MS-Experiment optimiert.
Die Bildung unspezifischer Assoziate kann prinzipiell unter den Elektrospray- Bedingungen erfolgen, so dass zwischen der Bildung spezifischer und unspezifischer Komplexe unterschieden werden muss.
Die spezifische Ausbildung eines nichtkovalenten Heterokomplexes von zweikomplementär paarenden ß-Peptiden konnte durch die Abwesenheit von Homodimeren bei sehr niedrigen Konzentrationen im Bereich weniger µM gezeigt werden (Abb. 4-1).[...]