20
MÉTHODE CINÉTIQUE appliquée à la reconnaissance isomérique T. Fouquet - groupe masse – méthode cinétique 1 10 juillet 2009

Méthode cinétique appliquée à la reconnaissance isomérique

Embed Size (px)

Citation preview

MÉTHODE CINÉTIQUEappliquée à la reconnaissance isomérique

T. Fouquet - groupe masse – méthode cinétique

1

10 juillet 2009

MÉTHODE CINÉTIQUE STANDARD

2

M H+

MH+

+ AP = -ΔHréaction

A H+

H2B iAH+

B i +k1

HBi+

A+k2

AH+

B i +

HBi+

A+

A H+

H2B i

D e0

A ≈ Bi

(Structure et interactions)

(voies uniques de fragmentation)

~ fonctions de partitions

Méthode de mesure de propriétés et données thermochimiques

Cinétiques de dissociations compétitives d’un cluster formé :De l’analyte AD’un composé de référence Bi

Nécessité d’une fragmentation limitéeLiaisons faiblesEnergie de collision faible

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

MÉTHODE CINÉTIQUE STANDARD (2)

Tracé (« kinetic method plot »)

Différentes versionsStandardIsentropique

Erreur sur la variation d’entropie constante Conservation de la linéarité

Etendue Mesure de l’entropie pour chaque point Tracés modifiés pour éliminer les corrélations Nécessité de données sur les variations d’entropie des

références

3

ln(k2/k1)

AP(Bi)

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

MÉTHODE CINÉTIQUE APPLIQUÉE À LA DISTINCTION ISOMÉRIQUE

4

[MII + réf*2 + sucre – H]+

ré f*

M II

sucre

ré f*

sucre

M IIré f*

- H+

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

MÉTHODE CINÉTIQUE APPLIQUÉE À LA DISTINCTION ISOMÉRIQUE (2)

Dissociation du cluster primaire (trimérique)

5

ré f*

sucre

M IIré f*

- H+

ré f*M IIré f*

- H+

M IIré f* sucre

- H+

k2

k1

R =k1

k2

[M II + réf*2 - H ]+

[M II + ré f + sucre - H ]+=

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

MÉTHODE CINÉTIQUE APPLIQUÉE À LA DISTINCTION ISOMÉRIQUE (3)

Modélisation des cinétiques de dissociation par l’abondance des ions fragments.

6

100 200 300 400 5000.0

2.0e+5

4.0e+5

6.0e+5

8.0e+5

1.0e+6

1.2e+6

1.4e+6 [MnII + Asp2 + sucre – H]+

- réf*

- sucre

R =[M II + Asp2 - H ]+

[M II + Asp + fru - H ]+

[MnII + Asp2 – H]+

[MnII + Asp + sucre – H]+

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

0

2e+5

4e+5

6e+5

8e+5

1e+6

MÉTHODE CINÉTIQUE APPLIQUÉE À LA DISTINCTION ISOMÉRIQUE (3)

Par exemple D-gal et D-fru discriminés par Mn – L-Asp

7

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

0.0

2.0e+5

4.0e+5

6.0e+5

8.0e+5

1.0e+6

1.2e+6

1.4e+6

D-gal

R = 0,40

D-fru

R = 0,88

DANS NOTRE CAS

Métal :Ca, Mn, Fe, Co, Cu, Zn

RéférencesAcides aminés

Similitudes structurales

Interaction Pi

AnalytesMonosaccharides : glucose, galactose et fructose

8

NH2

OH

O

O

OH

L - acide aspartiqueAsp

NH2

OH

O

OOH

L - acide g lu tamique

G lu

NH2

OH

O

ONH2

L - g lu tamine

G ln

NH2

OH

O

O

NH2

L - asparagine

Asn

NH2

OH

O

OH

L - thréonine

Thr

NH2

OH

O

OH

L - serine

Ser

NH2

OH

O

L - phényla lan ine

Phe

O

OHH

HH

OHOH

H OH

H

OH

O

OHH

HOH

HOH

H OH

H

OH

O

OHOHH

H

OHH

OH H

HOH

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

QUELQUES SYSTÈMES DISCRIMINANTS

  métal (II)Ca Mn Fe Co Cu Zn

référence  

L - Aspgal 0,07 +/- 0,02 0,39 +/- 0,03 0,43 +/- 0,03

trimère quasi non formé

trimère peu formé 0,68 +/- 0,06

glc 0,66 +/- 0,06 2,3 +/- 0,5 2,6 +/- 0,2 fragmentation secondaire forte

3,0 +/- 0,2

fru 0,16 +/- 0,02 0,88 +/- 0,05 2,0 +/- 0,2 3,3 +/- 0,3

L - Phegal perte de Phe unique, 

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

perte de sucre quasi unique --> ligand fixe

0,21 +/- 0,03

glc 5,9 +/- 0,9

fru 5,7 +/- 0,5

L - Asn   

perte de sucre quasi exclusive

perte de sucre quasi exclusive

perte de sucre quasi exclusive perte de sucre exclusive perte de sucre quasi 

exclusive

gal 1,7 +/- 0,1 R > 6 R > 10 R > 10 R > 30 R > 10

glc 11,3 +/- 0,9          

fru 4,5 +/- 0,3 > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe

L - Sergal

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

2,32 +/- 0,04fragmentation secondaire forteglc 5,7 +/- 0,3

fru 20,8 +/- 0,2

L - Gln  perte de sucre quasi 

exclusiveperte de sucre quasi 

exclusiveperte de sucre quasi 

exclusiveperte de sucre quasi 

exclusive perte de sucre exclusive perte de sucre quasi exclusive

gal R > 5 R > 10 R > 13 R > 10 R > 40 R > 8

  > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe

L - Thrgal

perte de réf* uniquement0,04(2) +/- 0,006

non répétablePas de distinction glc/fru

0,12 +/- 0,01pas de distinction, perte de réf* uniquement

0,25 +/- 0,03

glc 0,52 +/- 0,03 1,14 +/- 0,02 2,5 +/- 0,3

fru 0,33 +/- 0,02 1,72 +/- 0,08 2,4 +/- 0,2

L - Glugal 0,12 +/- 0,02

peu répétable (chélate faiblement formé)

peu répétable (chélate faiblement formé) protonation de glu seule, pas de chélateglc 1,12 +/- 0,05

fru 0,35 +/- 0,01

L - Arg protonation de L- Arg seule

pas de formation de chélate

D - fucose chélate non formé

9

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

ré f*

sucre

M IIré f*

- H+

EVOLUTIONS

Trois problèmes :Pas de formation du cluster trimériquePas de distinction isomérique, absolue ou

partielleFragmentation secondaire forte (> ion fragment attendu)

Utilisation d’un ligand fixe

10

ré f*

sucre

M IIL fixe - H |+

unité fixe

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

LIGAND FIXE

11

[Fe – Asn2 – glc – H]+[Fe – Asn2 – gal – H]+[Fe – Asn2 – fru – H]+

– gal– fru– glc

– Asn

Pour le déterminerPar exemple : Asn pour Fe

Perte nulle ou faible de réf* Lfixe

Perte nulle de Lfixe avec une autre réf*

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

  métal (II)Ca Mn Fe Co Cu Zn

référence  

L - Aspgal 0,07 +/- 0,02 0,39 +/- 0,03 0,43 +/- 0,03

trimère quasi non formé

trimère peu formé 0,68 +/- 0,06

glc 0,66 +/- 0,06 2,3 +/- 0,5 2,6 +/- 0,2 fragmentation secondaire forte

3,0 +/- 0,2

fru 0,16 +/- 0,02 0,88 +/- 0,05 2,0 +/- 0,2 3,3 +/- 0,3

L - Phegal perte de Phe unique, 

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

perte de sucre quasi unique --> ligand fixe

0,21 +/- 0,03

glc 5,9 +/- 0,9

fru 5,7 +/- 0,5

L - Asn   

perte de sucre quasi exclusive

perte de sucre quasi exclusive

perte de sucre quasi exclusive perte de sucre exclusive perte de sucre quasi 

exclusive

gal 1,7 +/- 0,1 R > 6 R > 10 R > 10 R > 30 R > 10

glc 11,3 +/- 0,9          

fru 4,5 +/- 0,3 > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe

L - Sergal

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

2,32 +/- 0,04fragmentation secondaire forteglc 5,7 +/- 0,3

fru 20,8 +/- 0,2

L - Gln  perte de sucre quasi 

exclusiveperte de sucre quasi 

exclusiveperte de sucre quasi 

exclusiveperte de sucre quasi 

exclusive perte de sucre exclusive perte de sucre quasi exclusive

gal R > 5 R > 10 R > 13 R > 10 R > 40 R > 8

  > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe

L - Thrgal

perte de réf* uniquement0,04(2) +/- 0,006

non répétablePas de distinction glc/fru

0,12 +/- 0,01pas de distinction, perte de réf* uniquement

0,25 +/- 0,03

glc 0,52 +/- 0,03 1,14 +/- 0,02 2,5 +/- 0,3

fru 0,33 +/- 0,02 1,72 +/- 0,08 2,4 +/- 0,2

L - Glugal 0,12 +/- 0,02

peu répétable (chélate faiblement formé)

peu répétable (chélate faiblement formé) protonation de glu seule, pas de chélateglc 1,12 +/- 0,05

fru 0,35 +/- 0,01

L - Arg protonation de L- Arg seule

pas de formation de chélate

D - fucose chélate non formé

  métal (II)Ca Mn Fe Co Cu Zn

référence  

L - Aspgal 0,07 +/- 0,02 0,39 +/- 0,03 0,43 +/- 0,03

trimère quasi non formé

trimère peu formé 0,68 +/- 0,06

glc 0,66 +/- 0,06 2,3 +/- 0,5 2,6 +/- 0,2 fragmentation secondaire forte

3,0 +/- 0,2

fru 0,16 +/- 0,02 0,88 +/- 0,05 2,0 +/- 0,2 3,3 +/- 0,3

L - Phegal perte de Phe unique, 

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

perte de sucre quasi unique --> ligand fixe

0,21 +/- 0,03

glc 5,9 +/- 0,9

fru 5,7 +/- 0,5

L - Asn   

perte de sucre quasi exclusive

perte de sucre quasi exclusive

perte de sucre quasi exclusive perte de sucre exclusive perte de sucre quasi 

exclusive

gal 1,7 +/- 0,1 R > 6 R > 10 R > 10 R > 30 R > 10

glc 11,3 +/- 0,9          

fru 4,5 +/- 0,3 > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe

L - Sergal

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

fragmentation secondaire forte

2,32 +/- 0,04fragmentation secondaire forteglc 5,7 +/- 0,3

fru 20,8 +/- 0,2

L - Gln  perte de sucre quasi 

exclusiveperte de sucre quasi 

exclusiveperte de sucre quasi 

exclusiveperte de sucre quasi 

exclusive perte de sucre exclusive perte de sucre quasi exclusive

gal R > 5 R > 10 R > 13 R > 10 R > 40 R > 8

  > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe > ligand fixe

L - Thrgal

perte de réf* uniquement0,04(2) +/- 0,006

non répétablePas de distinction glc/fru

0,12 +/- 0,01pas de distinction, perte de réf* uniquement

0,25 +/- 0,03

glc 0,52 +/- 0,03 1,14 +/- 0,02 2,5 +/- 0,3

fru 0,33 +/- 0,02 1,72 +/- 0,08 2,4 +/- 0,2

L - Glugal 0,12 +/- 0,02

peu répétable (chélate faiblement formé)

peu répétable (chélate faiblement formé) protonation de glu seule, pas de chélateglc 1,12 +/- 0,05

fru 0,35 +/- 0,01

L - Arg protonation de L- Arg seule

pas de formation de chélate

D - fucose chélate non formé

100 200 300 400 5000.0

5.0e+5

1.0e+6

1.5e+6

2.0e+6

2.5e+6

Formation du chélateRéf* = D – fucose (déoxy – galactose)Cu(Asn)fucose–sucre et Cu(Phe)fucose-sucre OK

Diminution des fragmentations secondaires Renforcement des discriminations

Fe – Thr : pas de distinction fru / glc Rgal = 0,06 Rfru = 1,2 / Rglc = 1

Fe(Asn)Thr : OK ! Rgal = 0,17 Rglc = 1,2 Rfru = 4,0

Inconvénient : faible abondance du cluster100 200 300 400 500

0

1e+5

2e+5

3e+5

4e+5

5e+5

6e+5

[FeII + L-Thr2 + D-gal – H]+[FeII + L-Asn + L-Thr + D-gal – H]+

LIGAND FIXE

12

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

QUANTIFICATION EN MÉLANGE

D’après Cooks :Méthode « intrinsèquement » linéaire(si l’on respecte les limitations :

Proximité structurale des composés Pas de barrière énergétique)

X et Y deux composés en mélangeRx et Ry facteurs de reconnaissance

Possibilité de quantifier N composés en mélange si N – 1 systèmes discriminants

13

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

QUANTIFICATION – QUELQUES PROBLÈMES

DéviationsPositivesNégativesInflexion ?

Variable avec les sucres et les systèmes

14

Cu – Ser – gal/fru

Cu – Ser – gal/glc

Co – Thr – gal/fru

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

QUANTIFICATION ?

Trois conditions nécessaires et suffisantesSystème discriminantTrimère « suffisamment » formé

erreur absolue

Facteurs « suffisamment » différents Erreur relative, ou incidence de l’erreur absolue

15

Co – Thr – glc/fru

Rglc = 1,34

Rfru = 1,80

Rfru = 23,3

Rgal = 2,38

Cu – Ser – gal/fru

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

NON LINÉARITÉ DE LA MÉTHODE

Trois causes possibles (pour le moment)Entropie négligée

Interactions intramoléculaires (liaison H) Dissemblance réf* / analyte

Pb : impossibilité de correction « formelle » sans références

(interaction « métallique » et « moléculaire »)

Modification ou différence de rendement de formation du trimère en mélange selon l’analyte Exaltation ou diminution « artificielle » du ratio

Modification de R en présence d’un autre sucre Utilisation de sucres marqués 13C 16

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

VARIATION DE RSUCRE ?

17

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

Ln(Rfru marqué)

Ln(Rgal)

xgal

xgal

Utilisation d’un sucre marqué : 13C – fructose

Mélange gal – 13C-fru Clusters en m/Z et m/Z + 1

Fragmentation m/Z Rgal

Fragmentation m/Z + 1 R13C-fru et R13C, 15N, 2D-gal

Corrections : Isotopes naturels de gal R13C – fru / Rfru

Exemple (le seul ) : Cu – L-Ser

VARIATION DE RSUCRE (2)

18

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

ln Rmélange – Cu-Ser

xgal

Modélisation grossière par une

parabole

Correction R13C – fru / Rfru

Abondance naturelle

a = -0.04b = 0.908

a’ = -1.93b’ = 3.14

~ 1.9 ~ -4.2 ~ 3.1

A PRÉCISER RIGOUREUSEMENT

Contrairement à ce qui a été fait ici…

R13C – sucre / Rsucre ? Simple rapport dans le cas précédent…

Abondance naturelle des isotopes de réf*, Lfixe et sucre non marqué

(Soit les deux corrections apportées !)

Et travailler avec d’autres systèmes et d’autres sucres…

19

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue

MERCI DE VOTRE ATTENTION !

20

T. F

ouquet - M

éth

ode cin

étiq

ue a

ppliq

uée à

la d

istinctio

n

isom

ériq

ue