Diese Doktorarbeit beschäftigt sich mit der Analyse von Glykopeptiden, Glykanen und Polysacchariden in der MALDI-Massenspektrometrie (MS). Sie besteht aus drei originalen Forschungsartikeln, die die Verbesserung der Signalintensitäten von aus Kohlenhydraten aufgebauten Biopolymeren zum Ziel haben. Diese Moleküle zeigen vor allem in der Mischung mit anderen Analyten, zum Beispiel Peptiden, eine verminderte Ionenausbeute, die dazugehörigen Signale erscheinen im Massenspektrum entweder mit sehr geringer Intensität oder sind vollständig unterdrückt. Es gibt verschiedene Ansätze um dieses Problem zu umgehen und die Analyse von Kohlenhydraten zu verbessern. Eine Möglichkeit ist die Trennung der Analyte vor der massenspektrometrischen Messung um dadurch die Unterdrückungserscheinungen zu minimieren. Eine zweite Variante ist die chemische Derivatisierung, um eine bessere Stabilisierung der Ionen zu erreichen, eine weitere ist die Entwicklung alternativer MALDI-Matrices oder Präparationsmethoden.
Die erste Publikation beschäftigt sich mit einer Derivatisierungsreaktion, die die Ionenausbeute von glykosylierten Peptiden erhöht. Durch die gewählte AQC-Derivatisierung konnten Glykopeptide, die einen kleinen Peptid- aber einen relativ großen Kohlenhydratanteil besitzen, in der Mischung mit nicht-glykosylierten Peptiden analysiert werden.
In der zweiten Arbeit wird eine neu entwickelte ionisch-flüssige Matrix vorgestellt, die besonders für Glykopeptide und Glykane geeignet ist, da mit deren Hilfe deutlich höhere relative Signalintensitäten erzielt wurden als mit herkömmlichen kristallinen Matrices. Mit dieser Matrix war es möglich, die von Glykopeptiden enzymatisch abgespalteten Glykane ohne weitere Behandlung oder Trennung mittels MALDI-MS zu analysieren, d.h. in Gegenwart aller anderen Peptide eines tryptischen Verdaus.
In der dritten Publikation wurde eine bereits etablierte ionisch-flüssige Matrix in Bezug auf ihre Eignung für die Bestimmung der Massenverteilung von relativ einfach aufgebauten Polysacchariden, nämlich Pullulanen, untersucht. Obwohl diese Kohlenhydrate relativ leicht während des MALDI-Prozesses fragmentieren, konnten präzise Daten für die Massenverteilung und Polydispersität berechnet werden. Die genaue Kenntnis dieser Daten ist von Bedeutung, da diese Verbindungen als Kalibrier-Standards in der wässrigen Size-Exclusion-Chromatographie Verwendung finden.This thesis deals with the analysis of glycopeptides, glycans and polysaccharides by means of MALDI mass spectrometry (MS). It comprises three original research articles which address the improvement of MS signal intensities of biopolymers containing carbohydrate structures. These molecules show especially in combination with other analytes, e.g., peptides, a reduced ionization yield, the associated signals appear in the mass spectrum with very low intensity or are completely suppressed. There are different approaches to overcome this problem and improve the analysis of carbohydrates. One possibility is the separation of the analytes before the mass spectrometric measurement in order to minimize the suppression of ionization. A second strategy is based on chemical derivatization to achieve better stabilized ions, a third one is the development of alternative MALDI matrices and preparation methods.
The first publication investigates a derivatization procedure aimed to increase the ionization yield of glycosylated peptides. The chosen AQC-derivatization enabled a more comprehensive MALDI-MS analysis of glycopeptides in the presence of non-glycosylated peptides, particularly those containing a small backbone but relatively large carbohydrate moieties.
In the second work a newly developed ionic liquid matrix was investigated which turned out to be especially useful for the analysis of glycopeptides and glycans as significantly higher relative signal intensities could be achieved compared to conventional crystalline matrices. With this matrix it was possible to analyze glycans enzymatically cleaved off from glycopeptides without further treatment or separation, i.e., in the presence of all other peptides of a tryptic digest.
In the third publication an already established ionic liquid matrix was investigated with regard to its suitability to analyze the mass distribution of relatively simple composed polysaccharides, namely pullulans. Although these carbohydrates are prone to easy fragmentation during the MALDI process, accurate mass distribution and polydispersity data could be assessed. The exact knowledge of these data is of importance when using these compounds as calibration standards for aqueous size-exclusion chromatography
