Isotopenmarkierung

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Die Methode der Isotopenmarkierung wird benutzt, um zwei Atome oder Moleküle gleicher Art anhand der unterschiedlichen Markierung mit Isotopen unterscheiden zu können. Die Isotopenmarkierung ist eine Methode zur Molekülmarkierung.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Häufig ist es notwendig, unterscheiden zu können, welche Rolle zwei verschieden gebundene Atome gleicher Art in einer chemischen Reaktion spielen. Da man nur die Edukte und die Produkte sehen kann, jedoch nicht den Reaktionsmechanismus, verwendet man die Isotopenmarkierung.

Dabei wird ein Atom gezielt gegen eines seiner Isotope ausgetauscht. So kann man zum Beispiel ein Wasserstoff-Atom durch ein Deuterium-Atom (schwerer Wasserstoff) ersetzen (sog. Deuterierung). Durch spezielle Analysenverfahren kann man das Deuterium-Atom in den Produkten nachweisen und seine Position und Bindigkeit feststellen. Stabile Isotope werden durch NMR-Spektroskopie oder Massenspektrometrie, radioaktive mit Szintillationsmessgeräten nachgewiesen.

Anwendungen[Bearbeiten]

Melvin Calvin wendete die Isotopenmarkierung bei der Entdeckung des Calvin-Zyklus an. Der Meselson-Stahl-Versuch ist ein weiteres bekanntes Beispiel für die Isotopenmarkierung, durch den Versuch wurde die semikonservative Replikation der DNA nachgewiesen.

Gezielt isotopenmarkierte Verbindungen, wie Arzneistoffe oder Wirkstoffe in Pflanzenschutzmitteln werden hergestellt, um den Metabolismus dieser Stoffe gezielt untersuchen zu können. Mittels isotopenmarkierter Chemikalien kann der Abbau und Verbleib dieser Stoffe in der Umwelt studiert werden.

Isobarenmarkierung[Bearbeiten]

Die Isobarenmarkierung (englisch isobaric labeling) ist eine quantitative massenspektrometrische Methode. Die zu untersuchenden Moleküle werden dabei mit unterschiedlichen Markierungen versehen, die zwar isobar sind (die gleiche Ausgangsmasse besitzen), jedoch im Tandem-Massenspektrometer unterschiedlich schwere und somit unterscheidbare Fragmente (genauer Reporterionen) ergeben. Es gibt zwei kommerziell verfügbare Isobarenmarkierungen, Tandem Mass Tags (TMT)[1] und iTRAQ.[2] TMT existiert als Duplex oder 6-plex,[3] während iTRAQ als 4-plex oder 8-plex verfügbar ist.[4]

Die Isotopenmarkierung wird in der ICAT, SILAC und in der markierungsfreien Mengenbestimmung eingesetzt.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Thompson A, Schäfer J, Kuhn K et al.: Tandem mass tags: a novel quantification strategy for comparative analysis of complex protein mixtures by MS/MS. In: Anal. Chem.. 75, Nr. 8, 2003, S. 1895–904. doi:10.1021/ac0262560. PMID 12713048.
  2. Ross PL, Huang YN, Marchese JN, Williamson B, Parker K, Hattan S, Khainovski N, Pillai S, Dey S, Daniels S, Purkayastha S, Juhasz P, Martin S, Bartlet-Jones M, He F, Jacobson A, Pappin DJ: Multiplexed protein quantitation in Saccharomyces cerevisiae using amine-reactive isobaric tagging reagents. In: Mol. Cell. Proteomics. 3, Nr. 12, 2004, S. 1154–1169. doi:10.1074/mcp.M400129-MCP200. PMID 15385600.
  3. Dayon L, Hainard A, Licker V, Turck N, Kuhn K, Hochstrasser DF, Burkhard PR, Sanchez JC: Relative quantification of proteins in human cerebrospinal fluids by MS/MS using 6-plex isobaric tags. In: Anal. Chem.. 80, Nr. 8, 2008, S. 2921–31. doi:10.1021/ac702422x. PMID 18312001.
  4. Choe L, D'Ascenzo M, Relkin NR, Pappin D, Ross P, Williamson B, Guertin S, Pribil P, Lee KH: 8-plex quantitation of changes in cerebrospinal fluid protein expression in subjects undergoing intravenous immunoglobulin treatment for Alzheimer's disease. In: Proteomics. 7, Nr. 20, 2007, S. 3651–60. doi:10.1002/pmic.200700316. PMID 17880003.