HPTLC-MALDI-TOF-MS – eine Alternative zur Charakterisierung von Protein-Phenol-Derivaten?

FSMI 2013

Vortrag von J. Biller, 18.02.2013

Biller, J.a*; Tscherch, K.a;Trusch, M.b; Rohn, S.a
a Universität Hamburg, HAMBURG SCHOOL OF FOOD SCIENCE - www.hsfs.org
b
 Institut für Organische Chemie, Universität Hamburg, Martin-Luther-King Platz 6, 20146 Hamburg.
* Julia Biller, Email: biller@chemie.uni-hamburg.de.


Proteine stellen einen essentiellen Bestandteil der menschlichen Ernährung dar. Neben den traditionellen analytischen Fragestellungen (Molmasse, Aminosäuresequenz und Proteinstruktur) sind Veränderungen der Proteine bei der technologischen Be- und Verarbeitung von besonderem Interesse. Solche posttranslationalen Proteinmodifikationen (PTMs) können durch die Reaktion mit anderen Lebensmittelinhaltstoffen (z.B. phenolische Verbindungen) entstehen[1]. Die Charakterisierung und Identifizierung dieser PTMs bilden die Grundlage zum Verständnis des resultierenden Einflusses auf die funktionellen Eigenschaften und die ernährungsphysiologische Bedeutung beider Substanzklassen.
Zur Analyse von Proteinen werden seit jeher klassische chromatographische und elektrophoretische Trennmethoden eingesetzt. In Bezug auf die Analyse von Protein-Phenol-Derivaten führten diese Methoden bisher nur zu unbefriedigenden Ergebnissen. Eine vielversprechende Methode zur Analyse dieser Verbindungen stellt die HPTLC (High-performance thin-layer chromatography) in Kopplung mit MALDI-TOF-MS (Matrix assisted laser desorption ionisation-time of flight-mass spectrometry) dar, welche bereits erfolgreich zur Analyse von Proteinen eingesetzt wurde[2]. Die HPTLC bietet dabei durch die vielfältige Auswahl an stationären und mobilen Phasen enorme Möglichkeiten bei der Trennung von Proteinen unterschiedlichster Eigenschaften. Die Gradienten-Entwicklung (AMD, Automated multiple development) sowie die mehrdimensionale Entwicklung von HPTLC-Platten tragen zu einer hohen Trennleistung dieser Methode bei.
Bisher konnte gezeigt werden, dass eine Analyse von Peptiden mittels HPTLC-MALDI-TOF-MS möglich ist[3]. Im Rahmen dieser Arbeit sollte dieses System auf die Analyse von Standardproteinen (Cytochrom C, Myoglobin, BSA, Ovalbumin, Molkenproteine, Casein, Insulin) angewendet werden. Dazu wurde zunächst die generelle Eignung verschiedener stationärer Phasen zur HPLTC/TLC-MALDI-TOF-Analyse geprüft. Dabei zeigte sich, dass der Einsatz von Cellulose, NP-Kieselgel und RP-Kieselgel-Material generell möglich ist. Im Anschluss wurde das Trennverhalten unterschiedlicher Standardproteine auf den stationären Phasen (NP-Kieselgel, RP-8 sowie RP-18) bei Verwendung verschiedener mobiler Phasen untersucht. Abschließend wurden verschiedene Standardproteine erfolgreich mittels TLC-MALDI-TOF-MS analysiert. Diese Methode soll zukünftig auf die Analyse von Protein-Phenol-Derivaten eingesetzt werden.

Literatur

[1] Rawel, H.M. and Rohn, S., Nature of hydroxycinnamate-protein interactions. Phytochemistry Reviews, 2010. 9(1): 93-109.

[2] Gusev, A. I., Proctor, A., Rabinovich, Y. I., & Hercules, D. M.. Thin-Layer Chromatography Combined with Matrix-Assisted Laser-Desorption Ionization Mass-Spectrometry. Analytical Chemistry, 1995. 67(11): 1805-1814.

[3] Tscherch, K., Biller, J., Lehmann, M., Trusch, M., Rohn, S., One-dimensional and two-dimensional high-performance thin-layer chromatography as alternative tool for the analysis of polyphenol-protein interactions. 2012. eingereicht.