Neue Tandem-MS spaltbare Crosslinker Reagenzien: Synthese, Evaluierung des Fragmentierungsverhaltens sowie Anwendung für die Proteinstrukturanalyse

Chemisches Cross-Linking (XL) in Kombination mit moderner Massenspektrometrie hat sich zu einer potenten alternativen Strategie zur Aufklärung von 3D Proteinstrukturen entwickelt, wobei diese Technik nicht nur auf tertiär-Strukturen von Proteinen beschränkt ist, sondern auch zur Analyse von Proteinkomplex quartär-Strukturen angewendet werden kann. Die hier vorgeschlagenen Projekte setzen die sehr erfolgreiche Zusammenarbeit von Frau Professor Andrea Sinz und Herrn Privat-Dozent Dr. Mathias Schäfer auf dem Gebiet der Neuentwicklung und Anwendung von speziellen Reagenzien für das effektive chemische Crosslinking fort. Die speziell für die Tandem-MS mit Stoßaktivierung vorgesehenen CID-labilen Reagenzien werden nun zur Analyse biologisch wichtiger Proteinsysteme zum Einsatz kommen, wobei die schon sehr vielversprechenden Eigenschaften der bisher entwickelten Reagenzien weiter optimiert und verbessert werden. Hierbei stehen neben einer erhöhten Wasserlöslichkeit (Synthese sulfonierter NHSAktivesterderivate), der Adressierung von Carbonsäuregruppen und dem C-Terminus für das chemische Crosslinking (Synthese von Bishydrazid-Analoga), die Einführung einer bromierten Urea-Linker Verbindung im Fokus des Interesses, um die selektive Detektion von entsprechend vernetzten Peptiden auf Basis der charakteristisch verschobenen Ionenmasse und dem besonderen Isotopenmuster des Broms zu ermöglichen. Zudem werden im Rahmen der vorgeschlagenen Projekte die schon verfügbaren Software-Pakete weiterentwickelt, um auch spezielle Algorithmen zur automatisierten Datenakquisition und Interpretation den Anforderungen von hoch-Durchsatz-XL Studien anzupassen. Insbesondere soll eine Eigenschaft unseres Azo-XL Reagenzes, nämlich der charakteristische Verlust von 67 Da in MS3-Experimenten, für die programmierte Detektion in einem konstanten-Neutralteilchen-Verlust-Scan nutzbar gemacht werden. Schließlich schlagen wir die Synthese einer gänzlich neuen Klasse von CID-labilen Verbindungen vor. Hierbei wollen wir den von Pyoverdin-Naturstoffen wohl bekannten retro-Diels-Alder-Zerfall von sehr basischen tetrahydro-Pyrimidinen nutzen, um einen bevorzugten Bruch im Linker-Molekül mit (+)ESITandem-MS zu induzieren. Nach Synthese entsprechender bis-NHSaktivester-Verbindungen werden alle uns zur Verfügung stehenden Tandem-MS Verfahren zu Charakterisierung dieser neuen Reagenzien zum Einsatz kommen (CID, HCD (higher-energy collision-induced dissociation), electron transfer dissociation (ETD) und electron capture dissociation ECD sowie Kombinationen daraus: ETciD bzw EThcD.