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Lexikon der Biochemie: MALDI

MALDI, matrixunterstützte Laserdesorption/Ionisation, verbunden mit Massenspektrometrie ein spezielles Verfahren, das durch die schonende Ionenerzeugung die Analyse von Peptiden, Proteinen und Oligonucleotiden ermöglicht. Hierbei wird die Analysenprobe in eine geeignete Matrix eingebettet, die bei der eingestrahlten Laserwellenlänge eine hohe Absorption zeigt, wodurch nicht nur höhere Intensitäten der Analytmolekülionen erhalten werden, sondern nahezu keine Fragmentionen auftreten. Als typische Matrixsubstanzen für die M. in der biochemischen Analytik bewährten sich kleine organische Moleküle, wie beispielsweise Bernsteinsäure, Glycerin, Nicotinsäure, 2,5-Dihydroxybenzoesäure für die Analyse von Peptiden und Proteinen, speziell für Proteine 3,5-Dimethoxy-4-hydroxyzimtsäure (Sinapinsäure), für Peptide α-Cyano-4-hydroxyzimtsäure und für Oligonucleotide 4-Hydroxypipecolinsäure. Man verwendet für die M.-Massenspektroskopie u.a. Impuls-Festkörperlaser im UV-Bereich, wie z.B. Nd-YAG-Laser (Yttrium-Aluminium-Granat-Kristalle dotiert mit Neodym) mit Impulsdauern von 5-15ns und Wellenlängen von 355nm (Frequenzverdreifachung) oder 266nm (Frequenzvervierfachung) oder Stickstoff-Laser mit Impulsdauern von 3-5ns mit einer Wellenlänge von 337nm. Für den IR-Bereich können Er-YAG-Laser (Yttrium-Aluminium-Granat-Kristalle dotiert mit Erbium) mit Impulsdauern von 90 ns und einer Wellenlänge von 2,94μm eingesetzt werden. Als Massenanalysatoren für M.-Massenspektroskopie verwendet man Flugzeitmassenspektrometer, die auch TOF-Analysatoren genannt werden, so dass man diese Analysenmethode auch als MALDI-TOF bezeichnet. Mittels M.-Massenspektroskopie kann man auch die Molekülmasse großer Moleküle, wie z.B. Proteine, sehr exakt bestimmen. Bei Kenntnis der Aminosäuresequenz lässt sich aus der Differenz der theoretischen Masse und der Masse eines posttranslationell modifizierten Proteins der Grad der Modifizierung z.B. durch Glycosylierung, Phosphorylierung oder Sulfatierung ermitteln. Nach limitierter Proteolyse von Proteinen gelingt es, ohne vorangegangene Auftrennung des Proteolysegemischs die Sequenz kleinerer Peptide nach kontrollierter Fragmentierung durch bestimmte massenspektrometrische Verfahren wie PSD (von engl. post source decay) bzw. CID (von engl. collision induced decay) zu bestimmen. Darüber hinaus lässt sich aus den Sequenzspektren unmittelbar die Lokalisation kovalenter Modifizierungen in der Peptidkette ermitteln. Da die Empfindlichkeit derartiger massenspektrometrischer Techniken bis in den Femtomol- und Subfemtomol-Bereich reicht, wird damit die Sensitivität der optischen Detektion des klassischen Edman-Abbaus übertroffen. [F. Lottspeich u. H. Zorbas (Hrsg.), Bioanalytik, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, Berlin 1998]

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