Der Identitätsnachweis auf einem Analysenzertifikat ist eine Massenmessung. So lesen Sie eine Peptidsequenz erklärt, wie Sie die theoretische Masse aus der Sequenz berechnen. Dieser Artikel beginnt dort, wo jener endet: beim Spektrum selbst.
Was die x-Achse bedeutet
Ein Massenspektrometer misst keine Masse, sondern das Verhältnis von Masse zu Ladung: m/z. Deshalb steht auf der x-Achse m/z und nicht Dalton. Für ein einfach geladenes Teilchen sind beide nahezu gleich, für ein Teilchen mit drei Ladungen unterscheiden sie sich um den Faktor drei. Jeder Peak stellt also zwei Fragen: welche Masse und welche Ladung?
Zwei Wege zur Ionisierung
Ein Molekül muss zunächst eine Ladung aufnehmen und in die Gasphase gelangen, ohne zu zerfallen. Für große Biomoleküle war das lange die Hürde. 2002 ging die Hälfte des Nobelpreises für Chemie an John B. Fenn und Koichi Tanaka „for their development of soft desorption ionisation methods for mass spectrometric analyses of biological macromolecules“; die andere Hälfte ging an Kurt Wüthrich für Arbeiten mit Kernspinresonanz. Fenn arbeitete mit der Elektrospray-Ionisierung (ESI), bei der eine Lösung in einem elektrischen Feld vernebelt wird; Tanaka zeigte, dass auch Laserdesorption funktioniert, der Ansatz, der bei MALDI verwendet wird.
Welches der beiden Verfahren ein Zertifikat ausweist, prägt das Aussehen des Spektrums. Bei der Elektrospray-Ionisierung nimmt ein Peptid ein oder mehrere Protonen auf, und Sie sehen meist eine Reihe von Peaks desselben Moleküls.
Leitern von Ladungen
Ein protoniertes Peptid schreibt man als [M+zH]z+: die neutrale Masse M plus z Protonen, verteilt auf z Ladungen. PubChem gibt für das Proton (das Wasserstoffkation) eine monoisotopische Masse von 1,00783 an. Damit lässt sich das m/z jedes Ladungszustands berechnen. Nehmen Sie BPC-157 mit einer monoisotopischen Masse von 1418,704 laut PubChem:
| Ion | Rechnung | m/z |
|---|---|---|
| [M+H]+ | (1418,704 + 1,008) / 1 | 1419,71 |
| [M+2H]2+ | (1418,704 + 2 × 1,008) / 2 | 710,36 |
| [M+3H]3+ | (1418,704 + 3 × 1,008) / 3 | 473,91 |
Umgekehrt funktioniert es genauso: aus einem Peak bei m/z 710,36 mit der Ladung 2 folgt M = 2 × 710,36 – 2 × 1,008 = 1418,70. Dieses Zurückrechnen von m/z auf die neutrale Masse heißt Dekonvolution. Software übernimmt das, aber mit zwei Peaks und einem Taschenrechner kommen Sie ebenfalls dorthin.
Monoisotopisch oder mittlere Masse
PubChem gibt pro Substanz zwei Massen an. Für BPC-157 sind das 1418,70 monoisotopisch und 1419,5 im Mittel. Die monoisotopische Masse gehört zum Molekül, in dem jedes Atom das häufigste Isotop ist; die mittlere Masse berücksichtigt die natürliche Verteilung aller Isotope und liegt daher etwas höher.
Welche der beiden ein Zertifikat ausweist, sollte darauf stehen. Ein Unterschied von fast einer Einheit ist bei einem kleinen Peptid kein Rundungsfehler, und bei einer langen Kette wächst der Abstand weiter. Vergleichen Sie daher immer Gleiches mit Gleichem.
Isotopenmuster
Bei ausreichender Auflösung ist ein Peptidpeak keine Linie, sondern eine kleine Gruppe. Das liegt daran, dass ein Teil der Moleküle ein schwereres Isotop enthält, vor allem Kohlenstoff-13. Jedes zusätzliche Isotop macht das Molekül etwa eine Masseneinheit schwerer, und auf der m/z-Achse wird diese Einheit durch die Ladung geteilt. Der Abstand zwischen den Peaks der Gruppe beträgt also etwa 1 bei Ladung 1, etwa 0,5 bei Ladung 2 und etwa 0,33 bei Ladung 3. So lesen Sie die Ladung direkt aus dem Muster ab.
Peaks, die nicht zum Peptid gehören
Nicht jeder Peak ist eine Verunreinigung. Ein Peptid kann statt eines Protons auch ein Natrium- oder Kaliumion aufnehmen. Mit den Werten aus PubChem lässt sich die Verschiebung genau benennen. Für BPC-157:
- [M+Na]+ bei m/z 1441,69. Natrium wiegt 22,990, also 21,98 mehr als das Proton.
- [M+K]+ bei m/z 1457,67. Kalium wiegt 38,964, also 37,96 mehr als das Proton.
Andere Verschiebungen deuten auf eine chemische Veränderung des Peptids selbst. Manning und Kollegen (Pharmaceutical Research, 2010) beschreiben die Reaktionen dahinter:
- Oxidation: ein zusätzliches Sauerstoffatom. PubChem gibt für das Sauerstoffatom 15,995 an, also etwa +16 pro oxidierter Seitenkette.
- Desamidierung: eine Amidgruppe (NH2) wird zu einer Säuregruppe (OH). Dieser Unterschied ist genau die Differenz zwischen Wasser (18,0106) und Ammoniak (17,0265) in PubChem: +0,98, in der Praxis etwa +1.
- Wasserverlust: -18,01, die Masse eines Wassermoleküls laut PubChem.
- Eine fehlende Aminosäure: eine Verschiebung nach unten um die Masse dieses Restes, und die ist die Masse der freien Aminosäure minus ein Wassermolekül. Für Prolin gibt PubChem 115,063 an; minus 18,011 ergibt 97,05.
Woher diese Nebenprodukte in der Synthese kommen, steht in Wie werden Peptide hergestellt?; wie Sie sie bei der Lagerung vermeiden, in Peptide im Labor lagern.
Zwei Beispiele aus der Praxis
Ein Name, zwei Substanzen. In diesem Katalog ist TB-500 das Fragment Ac-LKKTETQ mit einer Molekülmasse von 889,0 laut PubChem. Das vollständige Protein Thymosin beta-4 hat in PubChem eine Masse von etwa 4963. Eine Massenmessung entscheidet also sofort, welche der beiden im Vial ist, selbst wenn das Etikett denselben Namen verwendet.
Mit oder ohne DAC. CJC-1295 gibt es in zwei Formen: mit DAC bei einer Molekülmasse von 3647,2 und ohne DAC bei 3367,9. Ein Unterschied von fast 280 ist in einem Spektrum nicht zu übersehen.
In einem Blend sollte jeder Bestandteil seine eigene Masse haben; davon handelt Peptid-Blends in der Forschung.
Ein Massenspektrum steht auf einem Zertifikat nie allein: die Reinheit kommt aus dem Chromatogramm und die Identität aus dem Spektrum. Wie beide zusammen eine Charge beschreiben, erklären Was ist ein COA? und Was bedeutet 99 % Reinheit? Die Zertifikate unserer Chargen finden Sie unter Laborergebnisse.
Quellen
Abgerufen im November 2026.
- The Nobel Prize in Chemistry 2002 (Nobel Prize Outreach): John B. Fenn und Koichi Tanaka, mit der Begründung zu den sanften Desorptions-Ionisierungsmethoden, und Kurt Wüthrich für Kernspinresonanz
- Hydrogen cation (PubChem), CID 1038: monoisotopische Masse 1,00783
- Sodium ion (PubChem), CID 923: 22,98977, und Potassium cation, CID 813: 38,96371
- Water (PubChem), CID 962: 18,01056, Ammonia, CID 222: 17,02655, und Atomic oxygen, CID 159832: 15,99491
- L-Proline (PubChem), CID 145742: 115,063
- BPC-157 (PubChem), CID 9941957: 1418,704 monoisotopisch und 1419,5 im Mittel
- TB-500 (Ac-LKKTETQ) (PubChem), CID 62707662: 889,0, und Thymosin Beta 4, CID 45382195: etwa 4963
- CJC-1295 (mit DAC) (PubChem), CID 91971820: 3647,2, und CJC-1295 ohne DAC, CID 56841945: 3367,9
- Manning M.C. et al. (2010), Stability of protein pharmaceuticals: an update, Pharmaceutical Research (PubMed), PMID 20143256: Oxidation, Desamidierung und Hydrolyse
Dieser Artikel enthält Hintergrundinformationen zur Laborforschung. Er ist keine medizinische Beratung und keine Gebrauchsanweisung. Alle Produkte sind ausschließlich für Forschungszwecke bestimmt.
