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RÉSUMÉ
La spectrométrie de masse est une technique analytique extrêmement importante pour l'identification de molécules, ceci par la mesure du rapport masse sur charge (m/z) de l'espèce ionisée ou de ses fragments. Le couplage avec un laser apporte une dimension nouvelle à la spectrométrie de masse. En effet, grâce au contrôle de l'excitation de l'ion via l'énergie de la lumière utilisée, la nature et la position des chromophores, la durée temporelle de l'impulsion lumineuse et sa puissance, cette technique d’excitation ouvre la voie vers un contrôle de la fragmentation des ions, une fragmentation sélective d'un isomère donné, la mesure du spectre d'absorption optique d'ions isolés... Ainsi, au-delà de l'analyse structurelle, le couplage spectroscopie optique-spectrométrie de masse permet l'étude conformationnelle et dynamique de biomolécules isolées ou dans un environnement contrôlé.
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Mass spectrometry is an extremely important analytic technique for the identification of molecules, via the measurement of the mass-to-charge ratio (m/z) of the ionized species or of its fragments. The coupling with a laser has brought a new dimension to mass spectrometry. Indeed, due to the control of the ion excitation via the energy of the light used, the nature and position of the chromophores, the temporal duration of the light pulse and its power, this excitation technique opens the way towards the control of ion fragmentation, a selective fragmentation of a given isomer, the measurement of the optical absorption spectrum of isolated ions, etc. Thus, beyond the structural analysis, the coupling of optical spectrometry and mass spectrometry allows for the conformational and dynamic study of biomolecules that are isolated or in a controlled environment.
Auteur(s)
INTRODUCTION
La spectrométrie de masse est une technique analytique extrêmement importante pour l'identification de molécules, ceci par la mesure du rapport masse sur charge (m/z) de l'espèce ionisée ou de ses fragments. La spectroscopie UV-visible permet de sonder les propriétés électroniques et structurelles d'une molécule ou d'un ion. Ces deux approches peuvent être couplées dans des expériences de photodissociation et de photodétachement d'électron sur des biomolécules piégées.
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Activation des radicaux photo-induits : outil pour l'identification de protéines3. Excitation électronique et relaxation
La lumière UV et visible utilisée dans les expériences décrites dans cet article correspond à une excitation électronique des chromophores présents dans l'ion. Dans le cas des protéines, il s'agit des acides aminés aromatiques (tryptophane, tyrosine, phénylalanine). Suite à une excitation électronique (absorption d'un photon hνa), l'ion peut se désexciter par (figure ) :
-
émission d'un photon hνe (fluorescence) ;
-
conversion de l'énergie électronique en énergie vibrationnelle puis redistribution de cette énergie sur l'ensemble des modes de vibration (IVR : internal vibrational redistribution). Cette voie conduit à un chauffage de la molécule et, s'il est suffisant, à sa fragmentation ;
-
fragmentation dans un état électronique excité ;
-
émission d'électron.
Il y a compétition entre ces différents modes de relaxation. Alors que la transformation de l'énergie électronique en chauffage (après IVR) va conduire à des fragmentations similaires à celles observées après excitation collisionnelle, les autres voies peuvent conduire à la formation de nouvelles espèces.
Une étude systématique de l'effet de l'irradiation UV (215 à 330 nm) sur des peptides protonés (mode positif) et déprotonés (mode négatif) a été réalisée. Ce domaine de longueur d'onde conduit à une excitation des électrons π des acides aminés aromatiques. Cette excitation entraîne la fragmentation de l'ion avec, d'une part, l'observation de fragments similaires à ceux observés en CAD et, d'autre part, l'apparition de nouveaux fragments. La première famille de fragments est obtenue après conversion interne de l'énergie électronique en énergie vibrationnelle et redistribution de cette énergie sur les différents modes de vibration (IVR). Les nouveaux fragments correspondent à la perte d'atomes d'hydrogène et au clivage Cα-Cβ de l'acide aminé aromatique qui a été excité . Cette fragmentation est rapide et dépend de l'état électronique excité par le laser. Elle conduit à la formation d'une espèce radicalaire comme illustrée sur les figures et pour le clivage Cα-Cβ.
Dans le cas des espèces multidéprotonées (peptides, protéines, ADN), le principal effet de l'excitation UV est l'éjection d'un...
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Excitation électronique et relaxation
BIBLIOGRAPHIE
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