Structure biomoléculaire et analyse de carbohydratesBiomolecular structure and carbohydrate analysis

G. Predelus, B. Schindler et I. Compagnon

 

 

Nous développons des méthodes dédiées à la caractérisation structurelle de biomolécules, basées sur le couplage de la spectrométrie de masse et de la spectroscopie vibrationnelle IRMPD (InfraRed Multiple Photon Dissociation). Nous nous intéressons en particulier à la structure de saccharides sulfatés. Notre dispositif sert également de plateforme de spectroscopie vibrationnelle ouverte aux utilisateurs externes, en complément de l'accueil sur les plateformes des lasers à électrons libres FELIX et CLIO et via le réseau international de Glycophysique coordonné par I. Compagnon. We develop methods dedicated to the structural characterization of biomolecules, based on the coupling of mass spectrometry and IRMPD vibrational spectroscopy (InfraRed Multiple Photon Dissociation). We focus our interest on the structure of sulfated saccharides. Our setup is also available as an open platform for external users, in complement to the free electron lasers facilities CLIO and FELIX and via the International Glycophysics Network coordinated by I. Compagnon.

 

 

1) Equipement

Spectrométrie de masse: piègeage d’ions 3D (LCQ thermofinnigan) couplé à une source d’ionisation ESI. Spectroscopie: système OPO-OPA IR accordable pompé par YAG (LaserVision 10mJ/pulse, 10 Hz, 2800-3800 cm-1). Le couplage développé à Lyon permet d’obtenir l’empreinte vibrationnelle d’ions sélectionnés en masse dans la gamme des vibrations OH, NH et CH. La flexibilité et la sensibilité de notre système en font un instrument unique au monde permettant d’accéder à la spectroscopie de tous types d’ions (protonés, déprotonés, complexes cationisés ...) en un temps optimal (typiquement 30 à 60 minutes). Nous développons les outils théoriques appropriés à l’analyse de spectres vibrationnels au-delà de l’approximation harmonique en collaboration avec l’équipe de physico-chimie théorique de l’institut. Mass spectrometry: 3D ion trap mass spectrometer (LCQ thermofinnigan) with electrospray ion source. Spectroscopy: YAG-pumped tunable OPO-OPA IR laser system (laservision10mJ/pulse, 10 Hz, 2800-3800 cm-1). The custom coupling implemented in Lyon offers access to the vibrational fingerprint of mass-selected ions in the spectral range of OH, NH and CH vibrations. With remarkable versatility and sensibility, our system offers the unique possibility to analyze any type of ions (protonated, deprotonaed, cationized complexes ...) in optimal time (30-60 min). We also develop theoretical tools for the analysis of vibrational data in terms of structure beyond the harmonic approximation, in collaboration with the group theoretical physical chemistry of our Institute.

 

 

2) Structure de saccharides sulfatés

2) Structure of sulfated saccharide

Un grand nombre d’interactions cellulaires font intervenir des sucres sulfatés, et sont modulées par leur motif de sulfatation. La spectrométrie de masse est souvent insuffisante pour distinguer des isomères différant uniquement par la position des modifications fonctionnelles. Avec la spectroscopie vibrationnelle, il est possible d’obtenir une résolution structurelle à l’échelle atomistique, permettant ainsi de lever l’ambiguïté sur les isomères de position.

Number of intercellular interactions are modulated by the sulfate pattern of sulfated saccharides. Mass spectromety, however, is often insufficient to resolve isomers differing by the position of functional modifications. Using vibrational spectroscopy, we can provide atomistic structural resolution and disambiguate positional isomers.

 

Anharmonic simulations of the vibrational spectrum of sulfated compounds: application to the glycosaminoglycan fragment glucosamine 6-sulfate
Phys. Chem. Chem. Phys., 2015,17, 25705-25713
Distinguishing isobaric phosphated and sulfated carbohydrates by coupling of mass spectrometry with gas phase vibrational spectroscopy
Phys. Chem. Chem. Phys., 2014,16, 22131-22138

 

 

3) Utilisateurs externes

3) External Users

Nous proposons du temps de machine pour accueillir des utilisateurs externes. Nous accueillons des projets aussi variés que la caractérisation structurelle de modifications fonctionnelles post-traductionnelles (Ass. Prof. Nick Polfer / Univ. Florida / US), les mécanismes d’hydrolyse de l’ATP (Ass. Prof. Anouk Rijs / Univ. Radboud Nijmegen / US), la complexation de systèmes ARN-métal (Prof. Mary Rodgers / Wayne State Univ / US), les interactions carbohydrate-peptide (Dr. Pierre Çarçabal / Univ. Orsay / FR) We provide machine time for external users. We have recently hosted a variety of projects, including structural characterization of post-translational modifications (Ass. Prof. Nick Polfer / Univ. Florida / US), hydrolysis mechanisms of ATP (Ass. Prof. Anouk Rijs / Univ. Radboud Nijmegen / US), RNA-metal complexation (Prof. Mary Rodgers / Wayne State Univ / US), carbohydrate-peptide interactions (Dr. Pierre Çarçabal / Univ. Orsay / FR)

 

 

Insights into the fragmentation pathways of gas-phase protonated sulfoserine. 
Int. J. of Mass Spectrom. 2015, 379, Pages 26–32

 

 

Financements & distinctions

Fundings & Awards

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