Ion-Induced Dipole Interactions and Fragmentation Times : Cα\alpha -Cβ\beta Chromophore Bond Dissociation Channel

The fragmentation times corresponding to the loss of the chromophore (C$\alpha$-- C$\beta$ bond dissociation channel) after photoexcitation at 263 nm have been investigated for several small peptides containing tryptophan or tyrosine. For tryptophan-containing peptides, the aromatic chromophore is lost as an ionic fragment (m/z 130), and the fragmentation time increases with the mass of the neutral fragment. In contrast, for tyrosine-containing peptides the aromatic chromophore is always lost as a neutral fragment (mass = 107 amu) and the fragmentation time is found to be fast (\textless{}20 ns). These different behaviors are explained by the role of the postfragmentation interaction in the complex formed after the C$\alpha$--C$\beta$ bond cleavage

Dynamique de photofragmentation de molécules d'intérêt biologique protonées

The Arc-En-Ciel experiment allows the investigation of UV photo-fragmentation dynamics of protonated biomolecules produced by an electrospray ion source. The specificity of the set-up is based on the detection in coincidence of ionic and neutral photo-fragments coming from the same fragmentation event. The study of simple charged molecules allows the identification of each fragmentation channel by the mass of the emitted ionic fragment. With the time and spatial correlation of the information of detected photo-fragments we identify:- the number of neutral fragments as well as their masses associated with each ionic fragment- the number of fragmentation steps of each channel as well as their fragmentation times (20 ns ≤ τ < 1 μs)This information provides a comprehensive understanding of the photo-fragmentation dynamics.The photo-fragmentation dynamics of protonated Tryptophan is driven by concerted electron and proton transfers in the excited state. When protonated Tryptophan is complexed witha crown-ether, proton transfers are inhibited and dynamics is modified.The excited state dynamics of small protonated peptides containing Tryptophan is governed by the position of Tryptophan in the peptide chain. The specific fragmentation channels involved are explained by concerted electron and proton transfers. We show how these mechanisms change with the composition of peptides.L’expérience Arc-En-Ciel permet d’étudier la dynamique de photofragmentation UV de biomolécules produites par une source « électrospray ». La spécificité du dispositif expérimental utilisé repose sur la détection en coïncidence des photo-fragments ioniques et neutres issus d’un même évènement physique de fragmentation. L’étude de molécules simplement chargées permet d’identifier chaque canal de fragmentation par la masse du fragment ionique émis. En corrélant les informations temporelles et spatiales des photo-fragments détectés, on définit :- le nombre et la masse des fragments neutres associés à chaque fragment ionique- le nombre d’étapes de fragmentation de chaque canal et leurs temps caractéristiques(20 ns ≤ τ < 1 μs).L’ensemble de ces informations permet une description complète de la dynamique de photofragmentation du système étudié.La dynamique de photofragmentation du tryptophane protoné est régie par des transferts concertés d’électron et de proton à l’état excité. Lorsque le tryptophane protoné est complexé à un éther-couronne, les transferts de protons sont inhibés. Nous observons alors une modification de la dynamique de fragmentation.Pour de petits peptides protonés contenant le tryptophane, la dynamique à l’état excité est gouvernée par la position du tryptophane dans la chaîne peptidique. Les voies de fragmentation spécifiques UV, mises en évidence pour ces peptides, sont expliquées par les mêmes mécanismes de transfert concerté d’électron et de proton. Nous montrons cependant que ces mécanismes diffèrent suivant la composition du peptide

Photofragmentation dynamics of small protonated biomolecules

L’expérience Arc-En-Ciel permet d’étudier la dynamique de photofragmentation UV de biomolécules produites par une source « électrospray ». La spécificité du dispositif expérimental utilisé repose sur la détection en coïncidence des photo-fragments ioniques et neutres issus d’un même évènement physique de fragmentation. L’étude de molécules simplement chargées permet d’identifier chaque canal de fragmentation par la masse du fragment ionique émis. En corrélant les informations temporelles et spatiales des photo-fragments détectés, on définit :- le nombre et la masse des fragments neutres associés à chaque fragment ionique- le nombre d’étapes de fragmentation de chaque canal et leurs temps caractéristiques(20 ns ≤ τ < 1 μs).L’ensemble de ces informations permet une description complète de la dynamique de photofragmentation du système étudié.La dynamique de photofragmentation du tryptophane protoné est régie par des transferts concertés d’électron et de proton à l’état excité. Lorsque le tryptophane protoné est complexé à un éther-couronne, les transferts de protons sont inhibés. Nous observons alors une modification de la dynamique de fragmentation.Pour de petits peptides protonés contenant le tryptophane, la dynamique à l’état excité est gouvernée par la position du tryptophane dans la chaîne peptidique. Les voies de fragmentation spécifiques UV, mises en évidence pour ces peptides, sont expliquées par les mêmes mécanismes de transfert concerté d’électron et de proton. Nous montrons cependant que ces mécanismes diffèrent suivant la composition du peptide.The Arc-En-Ciel experiment allows the investigation of UV photo-fragmentation dynamics of protonated biomolecules produced by an electrospray ion source. The specificity of the set-up is based on the detection in coincidence of ionic and neutral photo-fragments coming from the same fragmentation event. The study of simple charged molecules allows the identification of each fragmentation channel by the mass of the emitted ionic fragment. With the time and spatial correlation of the information of detected photo-fragments we identify:- the number of neutral fragments as well as their masses associated with each ionic fragment- the number of fragmentation steps of each channel as well as their fragmentation times (20 ns ≤ τ < 1 μs)This information provides a comprehensive understanding of the photo-fragmentation dynamics.The photo-fragmentation dynamics of protonated Tryptophan is driven by concerted electron and proton transfers in the excited state. When protonated Tryptophan is complexed witha crown-ether, proton transfers are inhibited and dynamics is modified.The excited state dynamics of small protonated peptides containing Tryptophan is governed by the position of Tryptophan in the peptide chain. The specific fragmentation channels involved are explained by concerted electron and proton transfers. We show how these mechanisms change with the composition of peptides

Vacuum Ultraviolet Photoionization Study of Gas Phase Vitamins A and B1 Using Aerosol Thermodesorption and Synchrotron Radiation

International audienceGas-phase studies of biomolecules are often difficult to initiate because of the thermolability of these systems. Such studies are nevertheless important to determine fundamental intrinsic properties of the molecules. Here we present the valence shell photoionization of gas-phase vitamins A and B1 close to their ionization threshold. The study was performed by means of an aerosol thermodesorption source coupled to an electron/ion coincidence spectrometer and synchrotron radiation (SOLEIL facility, France). Ion yield curves were recorded for both molecules over a few electronvolt energy range and the threshold photoelectron spectrum was also obtained for vitamin A. Some fundamental properties were extracted for both ions such as adiabatic and the three first vertical ionization energies of retinol (IEad = 6.8 ± 0.2 eV and IEvert = 7.4, 8.3, and 9.2 eV) and dissociation appearance energies for the main fragment ions of vitamin B1. Analysis of the data was supported by ab initio calculations which show a very good agreement with the experimental observations

Determination of Peptide Topology through Time-Resolved Double-Resonance under Electron Capture Dissociation Conditions.

International audienceCharacterizing the conformation of biomolecules by mass spectrometry still represents a challenge. With their knotted structure involving a N-terminal macrolactam ring where the C-terminal tail of the peptide is threaded and sterically trapped, lasso peptides constitute an attractive model for developing methods for characterizing gas-phase conformation, through comparison with their unknotted topoisomers. Here, the kinetics of electron capture dissociation (ECD) of a lasso peptide, capistruin, was investigated by electrospray ionization-Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry and compared to that of its branched-cyclic topoisomer, lactam-capistruin. Both peptides produced rather similar ECD spectra but showed different extent of H(*) transfer from c(i)' to z(j)(*) ions. Time-resolved double-resonance experiments under ECD conditions were performed to measure the formation rate constants of typical product ions. Such experiments showed that certain product ions, in particular those related to H(*) transfer, proceeded through long-lived complexes for capistruin, while fast dissociation processes predominated for lactam-capistruin. The formation rate constants of specific ECD product ions enabled a clear differentiation of the lasso and branched-cyclic topoisomers. These results indicate that the formation kinetics of ECD product ions constitute a new way to explore the conformation of biomolecules and distinguish between topoisomers and, more generally, conformers

Caractérisation de peptides lasso par EPD et EDD

communication par afficheNational audienceLes peptides lasso sont des peptides bioactifs d'origine bactérienne. L'extrémité C-terminale de ces peptides est enchâssée dans un cycle macrolactame formé entre le résidu N-terminal et le carboxylate de la chaîne latérale d'un résidu glutamate ou aspartate en position 8 ou 9. La maturation d'un précurseur linéaire sous l'action de deux enzymes permet d'obtenir cette structure compacte et rigide. Notre travail consiste à caractériser par spectrométrie de masse la topologie de ces peptides en forme de lasso. Leur fragmentation est comparée à celle de peptides synthétiques possédant une topologie différente avec le même enchaînement d'acides aminés: peptide lactame non-lasso ou peptide linéaire. La microcine J25 (MccJ25), peptide lasso antibactérien produit par Escherichia coli AY25 [1], a d'abord été étudiée par spectrométrie de masse en mode positif (CID, IRMPD et ECD) [2]. Dans cet exposé nous présenterons les résultats obtenus sur cette molécule en mode négatif par activation vibrationnelle (CID) et électronique (EDD, EPD). Les expériences EPD (Electron Photodetachment Dissociation) ont été réalisées sur un LTQ modifié équipé d'un laser à 266 nm [3], tandis que les expériences EDD (Electron Detachment Dissociation) ont été réalisées sur un FTICR [2] avec des électrons d'environ 20 eV. La MccJ25 contient deux tyrosines capables d'absorber l'UV à 266 nm, induisant le détachement d'électron à l'origine des fragmentations observées en EPD. Afin de préciser le rôle de chaque tyrosine en EPD, nous avons étudié deux variants de MccJ25 produits par mutagenèse dirigée, dans lesquels chaque tyrosine est sélectivement substituée par une phénylalanine. Par ailleurs des expériences de double-résonance ont été réalisées en EDD sur le FT-ICR en faisant varier l'amplitude d'éjection de l'ion de charge réduite au cours de l'irradiation par les électrons [4]. Ces expériences fournissent des informations sur la cinétique de formation des fragments et nous ont permis de différencier plusieurs mécanismes de fragmentation

Electron detachment/photodetachment dissociation of lasso peptides

International audienceno abstrac

Determination of Peptide Topology through Time-Resolved Double-Resonance under Electron Capture Dissociation Conditions

International audienceCharacterizing the conformation of biomolecules by mass spectrometry still represents a challenge. With their knotted structure involving a N-terminal macrolactam ring where the C-terminal tail of the peptide is threaded and sterically trapped, lasso peptides constitute an attractive model for developing methods for characterizing gas-phase conformation, through comparison with their unknotted topoisomers. Here, the kinetics of electron capture dissociation (ECD) of a lasso peptide, capistruin, was investigated by electrospray ionization-Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry and compared to that of its branched-cyclic topoisomer, lactam-capistruin. Both peptides produced rather similar ECD spectra but showed different extent of H(*) transfer from c(i)' to z(j)(*) ions. Time-resolved double-resonance experiments under ECD conditions were performed to measure the formation rate constants of typical product ions. Such experiments showed that certain product ions, in particular those related to H(*) transfer, proceeded through long-lived complexes for capistruin, while fast dissociation processes predominated for lactam-capistruin. The formation rate constants of specific ECD product ions enabled a clear differentiation of the lasso and branched-cyclic topoisomers. These results indicate that the formation kinetics of ECD product ions constitute a new way to explore the conformation of biomolecules and distinguish between topoisomers and, more generally, conformers