UHPLC-System gekoppelt mit einem hochauflösenden Massenspektrometer (UHPLC-HRMS/MS)

• Fachliche Zuordnung: Pflanzenwissenschaften
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 511817356

Die Arbeitsgruppen des Instituts für Pharmazeutische Biologie erforschen die Biosynthese, Evolution und biologischen Funktionen pflanzlicher Sekundärstoffe sowie Methoden zur biotechnologischen Produktion und zum qualitativen und quantitativen Nachweis dieser Stoffe in Lebens-, Futter- und Arzneimitteln. Die Analytik dieser Substanzen und ihrer natürlichen Gemische ist ein Kernstück aller Forschungsprojekte. Analytische Herausforderungen bestehen dabei insbesondere in (1) den verglichen mit typischen Primärmetaboliten geringen Mengen der Analyten (z.B. komplexe Gemische unterschiedlich substituierter Verbindungen, Haupt- und Nebenprodukte von Enzymreaktionen, Spuren von toxischen Alkaloiden), (2) den komplexen Matrices (z.B. Pflanzenextrakte), vor deren Hintergrund eine empfindliche Detektion der Substanzen erfolgen muss, (3) der Instabilität vieler Analyten (z.B. polyprenylierte Acylphloroglucinole), (4) dem Nachweis neuer oder noch wenig charakterisierter Strukturen (z.B. neue Wirkstoffe aus Johanniskraut oder Nutzhanf, Biosynthese-Intermediate und Nebenprodukte), (5) der Schwierigkeit, Unterschiede zwischen den komplexen Metaboliten-Profilen verschiedener Proben zu identifizieren (z.B. Wildtyp vs. Mutant) und dabei Strukturinformationen zuzuordnen. Wir beantragen hier ein UHPLC-HRMS/MS-System, mit dessen Hilfe diese Herausforderungen bewältigt werden können. Die Ultra-High-Performance Liquid Chromatography (UHPLC) erlaubt eine hohe chromatographische Trennschärfe und Auflösung als wichtige Voraussetzung für eine empfindliche Detektion. Die hochauflösende Massenspektrometrie (HRMS) ermöglicht die Bestimmung von präzisen Molekülmassen und im Falle der beantragten HR-Tandem-Massenspektrometrie (HRMS/MS) auch die Präzisionsmassen-Bestimmung von Fragmentionen. Mit Hilfe der präzisen Massen können Summenformeln von Molekül- und Fragmentionen ermittelt und Strukturvorhersagen getroffen werden. Dadurch können den erhaltenen Signalen der Analyten Strukturhinweise zugeordnet werden. Für bekannte Substanzen ist ggf. die Identifizierung möglich. Das beantragte Gerät ist mit einer Metabolomics-Software ausgestattet, mit deren Hilfe die Metaboliten-Profile, d.h. die einer bestimmten Retentionszeit zugeordneten Features aus der HRMS(/MS), zwischen mehreren Proben verglichen werden können. Der komplexen Matrix der o.g. Proben wird das Gerät durch einen großen dynamischen Bereich gerecht. Damit erlaubt es die empfindliche Detektion und Quantifizierung bis hin zur Spurenanalytik kleiner Moleküle auch in komplexen Matrices. Es ersetzt ein technisch veraltetes Gerät anderen Typs, das mehr als 15 Jahre in Betrieb war, und erweitert durch die hohe Empfindlichkeit, Massenpräzision und chromatographische wie massenspektrometrische Auflösung gepaart mit der Eignung für Metabolomics-Ansätze die bisherigen Arbeitsmöglichkeiten am Institut.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: UHPLC-System gekoppelt mit einem hochauflösenden Massenspektrometer (UHPLC-HRMS/MS)
• Gerätegruppe: 1700 Massenspektrometer
• Antragstellende Institution: Technische Universität Braunschweig
• Leiterin: Professorin Dr. Ute Wittstock