D’une approche fondamentale à une application de la spectrométrie de masse : activation sous collision des peptides protonés et l’étude du stress induit par une déprivation en méthionine
Institution:
Paris 6Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The internal energy of ions and the time scale play fundamental roles in mass spectrometry. The main objectives of this study are 1, to estimate and compare the internal energy distributions of different ions (different nature, degree of freedom [ DOF] and fragmentations) in an electrospray source of a triple quadrupole instrument (Quattro I Micromass) using both the Survival Yield method (as proposed by De Pauw) and the MassKinetics software (kinetic model introduced by Vékey). 2, to estimate the mean internal energies to 0V cone voltage to answer the question of hot or cold ion formation. 3, to perform CID calculations. Note that since the accelerated ions entering the collision cell of a triple quadrupole must have a known internal energy distribution, the calibration in internal energy of the ion source is the preliminary step for CID calibration. A substituted benzylpyridinium ion (meta-methyl-benzylpyridinium ion, characterized by low critical energy) and four protonated peptides (leucine enkephalin, LDIFSDF, LDIFSDFR, RLDIFSDF) were produced using an electrospray source (ESI). These ions were used as thermometer probe compounds. Cone voltages were linearly correlated with the mean internal energy values <Eint> carried out by desolvated ions. These values seem to be slightly dependent on the size of the studied ion. ESI and CID mass spectra were then simulated using the « MassKinetics » software to extrapolate the mean internal energy of ions produced in the ESI source for low cone voltages. Note that for low cone voltage, the Survival Yield method cannot be applied because ions are not decomposed at all. The mean internal energy calculated to 0V cone voltage seems to be closed to the thermal energy of the ion due to the source heating. An empirical equation of the mean internal energy (<Eint>) versus cone voltage (Vc) for different source temperatures (T) may be proposed : <Eint> =[- 480. 10-9 T (DOF) + 705. 10-6 T] Vc + Etherm (T). In this equation the Etherm (T) is the mean internal energy due to the source temperature at 0V cone voltage.
Abstract FR:
L’énergie interne (et plus précisément sa distribution) déposée par un ion désorbé dans la source d’un spectromètre de masse gouverne ses fragmentations et donc l’allure du spectre de masse. Des études antérieures, réalisées sur des molécules thermomètres (sels de benzylpyridinium), ont permis un étalonnage en énergie interne de ces ions dans une source ESI. Nos travaux, réalisés sur des esters protonés, ont montré que l’énergie interne moyenne était indépendante du mécanisme de fragmentation (rupture simple ou rupture avec réarrangement). Cette étude concerne l’effet du nombre d’oscillateurs (ou degrés de liberté dof) sur l’énergie interne déposée sur un ion dans des conditions expérimentales données (voltage du cône et température source). Cette étude s’est portée sur cinq peptides caractérisés par différents dof et dont les données thermodynamiques de fragmentation sont connues : YGGFL (dof=228), LDIFSDF (dof=351), LDIFSDFR (dof=420), RLDIFSDF (dof= 420), RPPGFSPFR (dof=444). Le pourcentage d’ions précurseurs survivants a été mesuré pour chacun des peptides étudiés et leur énergie interne moyenne calculée par le biais du logiciel MassKinetics (version 1. 4). Ce logiciel, basé sur la théorie RRKM, simule l’abondance des ions depuis leur formation jusqu’à leur détection. Il présente également l’avantage de simuler les distributions d’énergie internes et le gain d’énergie acquis lors de processus collisionnels. De nouveau, comme dans le cas des molécules thermomètres, l’énergie interne de chaque ion est une distribution de Boltzmann, sa moyenne varie de manière linéaire avec le voltage du cône et semble peu dépendante du dof. L’extrapolation de ces droites pour un cône de 0V n’est pas aisée, car seuls les premiers points des droites doivent être considérés (premières fragmentations). De plus, les peptides de haut poids moléculaire ne se fragmentent pas au dessous de 80V. Néanmoins, la superposition de courbes ERMS sous CID (MS2) avec les courbes calculées a permis cette extrapolation. Il apparaît que l’énergie interne initiale (cône nul) est proche de l’énergie thermique (température source). Pour ces simulations, les paramètres collisionnels (pression, efficacité de collision et section efficace) ont été optimisés. A partir de ce résultat, un modèle collisonnel source, rendant compte de l’évolution de l’énergie interne des ions avec le cône pour différents dof est proposé. Ce modèle peut être utilisé quelque soit la molécule étudiée (dof, structure, mécanisme de fragmentation).