Caractérisation structurale du fucoïdane par spectrométrie de masse avec ionisation par électrospray et différenciation des isomères de fucoses sulfatés par MS/MS

HAL Id: hal-00069837

https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00069837

Submitted on 10 Oct 2018

HAL is a multi-disciplinary open access

archive for the deposit and dissemination of sci-entific research documents, whether they are pub-lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers.

L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Caractérisation structurale du fucoïdane par

spectrométrie de masse avec ionisation par électrospray et différenciation des isomères de fucoses sulfatés par

MS/MS

Régis Daniel, Bérangère Tissot, L. Chevolot, M. Carrascal, Joaquin Abian, Jean-Yves Salpin, Michael Martinez, Marie-Pierre Gaigeot

To cite this version:

Régis Daniel, Bérangère Tissot, L. Chevolot, M. Carrascal, Joaquin Abian, et al.. Caractérisation structurale du fucoïdane par spectrométrie de masse avec ionisation par électrospray et différenciation des isomères de fucoses sulfatés par MS/MS. 21èmes journées du Groupe Français des Glucides, 2006, Le Croisic, France. 2006. �hal-00069837�

CARACTÉRISATION STRUCTURALE DU FUCOÏDANE PAR SPECTROMÉTRIE

DE MASSE AVEC IONISATION PAR ÉLECTROSPRAY ET DIFFÉRENCIATION

DES ISOMÈRES DU FUCOSE SULFATE PAR MS/MS

R. Daniel

_{, B. Tissot}

_{, L. Chevolot}

_{, M. Carrascal}

_{, J. Abian}

_{, J.-Y. Salpin}

_{, M. Martinez}

_{, M.-P. Gaigeot}

1

_{Laboratoire Analyse et Environnement, CNRS UMR 8587, Université d’Evry-Val d’Essonne, 91025 Evry Cedex, France}

2

_{Centre National de la Recherche Scientifique de Guyane, UPS-CNRS 2561, 97300 Cayenne, Guyane Française}

3

_{Unidad de Espectrometria de Masas Structural y Biologica, Instituto de Investigaciones Biomedicas de Barcelona, CSIC, Barcelone, Espagne}

Le fucoïdane extrait d’algues brunes possède la propriété d’agir sur des systèmes biologiques majeurs intéressant la santé humaine, notamment ceux du domaine cardio-vasculaire et de l’immunité innée. Sa caractérisation structurale nécessaire à l’exploitation de ses propriétés demeure une tâche ardue en raison de la complexité de ce polysaccharide sulfaté. La spectrométrie de masse avec ionisation par électrospray (ESMS) est reconnue actuellement comme une méthode d’analyse puissante et sensible des glucides sulfatés. Néanmoins très peu de données sur l’analyse du fucoïdane par spectrométrie de masse sont disponibles.

Nous présentons ici l’analyse par ESMS en mode négatif du fucoïdane de l’algue brune Ascophyllum nodosum. Les analyses ont été effectuées par spectrométrie de

masse en tandem (MSn_{) avec un spectromètre à trappe d’ions. O}

O H H OH H OH HO H H₃C O O H H OSO₃Na H OH H H₃C O O H H OSO₃Na H OSO₃Na H H₃C O O H H OSO₃Na H OR H H₃C O OH H H OSO₃Na H H H₃C O O H H OSO₃Na H H H₃C OH O

FRAGMENTATION ESI/MS/MS DES DIFFÉRENTS ISOMÈRES MONO-SULFATÉS DU FUCOSE ( m/z = 243.0)

FUCOSE 2-S et FUCOSE 4-S FUCOSE 3-S et FUCOSE 4-S FUCOSE 3-S

La modélisation moléculaire (DFT/BLYP/6-31++G(d,p))de chacun de ces isomères a été entreprise afin de rationaliser les bases moléculaires de cette réactivité.

Les isomères de positions du fucose sulfaté (2-O, 3-O et 4-O sulfate) constitutifs du fucoïdane peuvent être distingués par leurs spectres de fragmentation MS/MS (ionisation négative)

FUCOSE 2-S FUCOSE 4-S FUCOSE 3-S

La fragmentation du fucose 3-O-sulfate ne conduit qu’à la perte du groupement sulfate (formation de l’anion hydrogénosulfate

HSO₄-_{, m/z 97), alors que celle des deux autres isomères 2-O- et 4-O}

sulfate conduit en outre à la scission du cycle osidique formant

respectivement les ions fragments caractéristiques 0,2_{X (m/z 139) et}

0,2_{A (m/z 183).}

ANALYSE PAR SPECTROMETRIE DE MASSE ELECTROSPRAY D’OLIGOSACCHARIDES DE FUCOIDANE

STRUCTURE I STRUCTURE II 0,2_X 0 0,2_A 2 0,2_X 1 0,2_X 1 0,3_X 1 0,2_A 2 A B (I) (II) (IA) (IB ) (IA) F UC1 3 7 #1 -2RT :0 ,1 3 -0 ,3 0AV:2NL :4 ,1 3 E5 T :- p F u l l m s [ 7 5 ,0 0 -7 0 0 ,0 0 ] 1 0 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 3 0 0 3 5 0 4 0 0 4 5 0 5 0 0 5 5 0 6 0 0 6 5 0 7 0 0 m /z 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5 1 0 0 R e l a t i v e A b u n d a n c e 2 3 4 , 3 4 6 8 , 9 3 8 9 , 3 9 7 ,39 9 ,31 3 9 , 21 6 3 , 31 9 5 , 32 2 5 , 42 4 3 , 32 8 5 , 33 0 6 , 23 2 9 , 2 3 7 1 , 33 9 1 , 3 4 5 9 , 54 8 5 , 8 5 3 5 , 35 6 6 , 95 9 7 , 96 0 4 , 9 6 6 7 , 26 8 6 , 5

Full MS of disulf ated dif ucose f raction (OF3)

fuc138 #1-3RT:0,13-0,53 AV:3NL:4,67E4

T:- p Full ms2 234,20@15,00 [ 65,00-700,00] 100 150 200 250 300 350 400 450 500 m/z 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 R e l a t i v e A b u n d a n c e 204,1 329,1 161,2 97,1 243,1 371,1 225,2 139,1 182,3 285,1 80,1 313,0 169,1 127,2 145,1 299,1 387,0 408,7 109,2 212,2 247,1 273,1 353,1 434,2446,3 474,0487,1 O HO OH Me O OH OSO3 O OSO3 Me OH 0,2_A 2 O HO Me O OH O OSO3 Me OH OSO3 0,2_X 1 OH 0,2_X 0 0,2_A 2 O HO Me O OH O OH3 Me OH OSO3 0,2_X 1 OSO3 * [M-2H] 2-² [M-2H]

2-* Tetrasulf ated tetraf ucose ² Pentasulf ated pentaf ucose l Pentasulf ated tetraf ucose

² [M-3H]

3-l [M-2H]

2-l [M-3H]

3-F:\FUCANOS98\FUC180 17/11/1998 17:31:21 U2 Moul P4 f22-24 full MS

FUC180 #1-3 RT:0,34-1,19 AV:3 NL:2,62E4

T:- p Full ms [ 195,00-1500,00] 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 m/z 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 R e la ti v e A b u n d a n c e 460,0 451,1 307,1 333,2 533,0 355,1 381,8 500,0 572,8 234,3 468,4 541,3 420,1 280,2 597,0 243,2 605,9 225,3 266,5 _622,9 676,9 _694,9 760,9 840,7 _920,6 907,0 822,6 Oligosaccharides _[M-H] -[M-2H]2- [M-3H]3- Sodium adduct Monosulfated fucose 243.01 Disulfated fucose 160.98 Monosulfated difucose 389.07 Disulfated difucose 469.03 234.01

Trisulfated difucose 548.90 273.99 182.32 _{284.98 [M-3H+Na]}2

-592.95 [M-3H+2Na]

-Monosulfated trifucose 535.13

Disulfated trifucose 615.09 307.04 _{637.07 [M-H+Na]}

-Trisulfated trifucose _{358.01 [M-3H+Na]} 2

-Trisulfated tetrafucose 841.10 _{431.03 [M-3H+Na]}2

-Tetrasulfated tetrafucose 921.06 460.02

Pentasulfated tetrafucose 500.00 333.00

Tetrasulfated pentafucose 533.05 355.03

Pentasulfated pentafucose 573.03 381.68

Principaux oligosaccharides observés par ESIMS après hydrolyse du fucoïdane d’A. nodosum

et chromatographie d’exclusion (Biogel P4)

O OH HO HO OSO3 Me 0,2_X

H:\Fucanos\fuc15 12/12/1997 11:56:11 (34-39)S100 >(41-44), diluted MeOH/H2O infusion 5ul/min, 15% CID

fuc15 #1-2 RT:0,43-0,92 AV:2 NL:8,55E2

T:- p Full ms2 243,20@15,10 [ 65,00-250,00] 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 m/z 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 R e la ti v e A b u n d a n c e 139,0 224,9 97,0 242,3 225,8 168,8 80,0 0,2_X

MS2 _{monosaccharide sulfaté MS}2 _{disaccharide disulfaté}

Fragment 0,2_X

Fucose 2-O-sulfate majoritaire Liaison a(13)

Fucose disulfaté 2- & (2,3) O-sulfate

Sulfated fucose isomer 0,2_A 0,3_A 0,4_A 0,2_X 0,3_X 0,4_X

2-O- 103 73 43 139 169 199 3-O- 183 73 43 59 169 199 4-O- 183 153 43 59 89 199 0,2_X 0,2_A -HSO₄

Liaison C1-O5 plus longue Liaison C3-O3 plus longue

Liaison O3-S plus courte

Spectre MS fraction penta/tetrafucose sulfaté

PERSPECTIVES :

-Analyse par spectrométrie de masse MSn_/marquage 18_O, 2_H

-Détermination de la distribution des groupements sulfate, relations structure-activité

- Identification de marqueurs structuraux chimiotaxonomiques, fonction de l’origine de l’algue (fucale, laminariale)