HAL Id: hal-00069116
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Submitted on 9 Oct 2018
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Interactions de bases pyrimidiques modifiées avec les cations Pb2+ et Mg2+
Sébastien Guillaumont, Jean-Yves Salpin, Jeanine Tortajada
To cite this version:
Sébastien Guillaumont, Jean-Yves Salpin, Jeanine Tortajada. Interactions de bases pyrimidiques modifiées avec les cations Pb2+ et Mg2+. 20èmes Journées Françaises de Spectrométrie de Masse, 2003, Toulouse, France. 2003. �hal-00069116�
Méthodologie
Interactions de bases pyrimidiques modifiées avec les
cations Pb
2+
et Mg
2+
Introduction
Laboratoire Analyse et Environnement - UMR CNRS 8587
Résultats
Bâtiment des Sciences - Université d’Evry Val d’Essonne - Boulevard François Mitterrand - 91025 Evry Cedex - France
• L’action toxique du plomb s’explique en partie par les interactions de sa forme cationique Pb2+ avec les acides nucléiques. En outre, la réactivité de cet ion semble dépendre
de la présence d’un second centre métallique tel que Mg2+. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés dans un premier temps aux interactions en phase gazeuse des
ions Pb2+ avec les bases nucléiques pyrimidiques ou puriques. La seconde partie de notre travail a consisté à aborder la réactivité des bases pyrimidiques modifiées. On peut
citer notamment le processus de méthylation, qui constitue la principale modification des bases nucléiques, et qu'il est par conséquent important de pouvoir caractériser. Ce poster présente les premiers résultats concernant l’étude de la réactivité des cations Pb2+ envers plusieurs isomères méthylés (1-méthyluracile, 5-méthyluracile (ou thymine)
et 6-méthyluracile) et soufrés (2-thiouracile, 4-thiouracile) de l’uracile . Ces études ont été conduites avec ou sans magnésium, afin de mieux appréhender l’influence de celui-ci sur la réactivité des ions Pb2+.
Sébastien Guillaumont, Jean-Yves Salpin, Jeanine Tortajada
HN N H O O 5-méthyluracile (thymine) HN N O O HN N H O O 1-méthyluracile 6-méthyluracile
• Spectromètre de masse triple-quadripôles couplé à une source d’ionisation «TurboIonspray» (Applied Biosystems MDS/SCIEX API2000).
• Etude de solutions Pb(NO3)2/MgSO4/base nucléique (5.10-5 mol.L-1/
5.10-5 mol.L-1 /10-4 mol.L-1) dans un mélange eau/méthanol (50/50).
• Débit : 4l/min • Température : 373 K
• Expériences MS/MS : gaz de collision N2 (P 2 10-5 Torr )
• Etude de la réactivité unimoléculaire des complexes [Pb(B) - H]+ et [Mg(B) - H]+ au moyen d’expériences MS/MS. • Formation d'ions de formule générale [Pb(B)m – H]+ (m=1,2), [Mg(B)
n - H]+ et [Mg(B)n - H]+.HNO3 (n= 1-3). •
5-methyluracile (thymine)
m/z 225 [PbOH]+ [Pb(5mU)-H]+ [Pb(NCO)]+ -NCO. - HCN m/z 333 m/z 290 m/z 263 m/z 250 m/z 208 Pb+ -C5H4N2O -HNCO -C4H5NO -H2O m/z 315 m/z 225 [PbOH]+ [Pb(1mU)-H]+ [Pb(NCO)]+ -NCO. - Pb m/z 333 m/z 290 m/z 82 m/z 250 m/z 208 Pb+ -C5H4N2O -HNCO -C4H5NO m/z 209 -C4H3NO PbH+• Absence d’ions dichargés.
• Absence d’ions incluant simultanément les deux métaux. Série d’ions hydratés du type [Mg(B) - H]+.(H
2O)x (x= 1,2).
Réactivité des thiouraciles
• Plomb et magnésium présentent une réactivité sensiblement différente. Sous activation collisionnelle, les ions [Pb(B) - H]+ conduisent à la formation majoritaire de l'ion [Pb(NCO)]+ (m/z 250) alors que la réactivité du magnésium est
caractérisée par l’élimination de monoxyde de carbone. Cependant, du fait de la présence de trace d’eau dans le gaz de collision, des expériences complémentaires avec le magnésium sont nécessaires afin de déterminer si tous les pics observés sur le spectre proviennent effectivement de [Mg(B) - H]+ et non de ses équivalents hydratés (m/z 167 et 185).
HN N O O
Spectre electropsray
• L’ion le plus abondant dans la source correspond à la forme protonée de la base (m/z 127).
• Compétition entre les deux cations. L’addition de magnésium réduit sensiblement la réactivité des ions Pb2+, aussi bien envers les bases
pyrimidiques qu’envers le solvant.
100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 m/z, amu 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Rel. Int. (%) 127 167 275 149 109 185 293 338 241 124 423 464 401 265 543 479 333 212
Réactivité des bases méthylées
[Pb(5mU)-H]+ (m/z 333) [Mg(5mU)-H]+ (m/z 149) HN N H O O •
1-methyluracile
[Pb(1mU)-H]+ (m/z 333) HN N O O 40 60 80 100 120 140 160 m/z 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Rel. Int. (%) 149 121 78 93 66 106 41 103 131 50 100 150 200 250 300 m/z 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Rel. Int. (%) 333 250 208 263 290 315 225 275 100 150 200 250 300 m/z 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Rel. Int. (%) 333 250 290 208 225 249 •6-methyluracile
HN N H O O [Pb(6mU)-H]+ (m/z 333) 0% 20% 40% 60% 80% 100% Re l. In t. ( % ) 50 100 150 200 250 300 350 m/z 127 335 275 250 208 292 95 265 241 HN N H S O 50 100 150 200 250 300 350 0% 20% 40% 60% 80% 100% Re l. In t. ( % ) 95 335 266 241 208 276 68 m/z HN N H O S• Les thiouraciles présentent une réactivité radicalement différente de celle observée pour l’uracile. Des calculs quantiques sont actuellement réalisés afin de compléter cette étude et de proposer des mécanismes rendant compte de ces fragmentations.
Conclusion
• Les fragmentations obtenues montrent que les ions Pb2+ présentent vis à vis des bases méthylées une
réactivité en phase gazeuse comparable à celles observées pour la thymine ou l’uracile.
• Les ions détectés apportent des informations supplémentaires quant aux mécanismes associés à la dissociation des ions [Pb(uracile) –H]+ et [Pb(thymine) –H]+.
[Pb(2S-U)-H]+ (m/z 335) [Pb(4S-U)-H]+ (m/z 335)
• Distinction non ambigüe des deux isomères.
m/z 225 [PbOH]+ [Pb(6mU)-H]+ [Pb(NCO)]+ -NCO. m/z 333 m/z 290 m/z 250 m/z 208 Pb+ -C5H4N2O -HNCO -C4H5NO m/z 249 -C2H3N [Mg(5mU)-H]+ [Mg(NCO)]+ - CO m/z 149 m/z 106 m/z 78 m/z 66 m/z 65 -HNCO -C4H5NO -CO m/z 121 - C2H3N -H2O m/z 131 N3 C2 N1 C6 C C4 O O H H Pb + N3 C2 N1 C6 C5 C4 O O CH3 H H Pb + + m/z 333 m/z 290 CH3 N1 C6 H Pb N1 C6 C5 C4 N3 O H O CH3 H C5 C4 O CH3 Pb + m/z 263 -N3 C2 N1 H C6 C5 C O O CH3 H Pb N3 C2 N1 H C6 C5 C4 O O CH3 H Pb N3 C2 Pb O + m/z 333 m/z 250 + + + N1 C6 C5 C4 O CH3 H H
• Les premiers résultats démontrent que plomb et magnésium induisent des fragmentations différentes, et que la présence de magnésium semble inhiber la formation des complexes de plomb. La réactivité des bases pyrimidiques méthylées est analogue à celle des bases non modifiées et apportent des informations supplémentaires quant aux mécanismes de fragmentation. Les spectres MS/MS sont caractéristiques de chaque site de méthylation. Les thiouraciles présentent une réactivité radicalement différente de celle observée pour l’uracile. Les spectres réalisés permettent de déterminer la position du soufre sans ambiguïté.
m/z 335 m/z 276 m/z 95 m/z 241 m/z 266 m/z 68 -NCS. m/z 208 [Pb(2S-U)-H]+ -HNCS -PbS -C3H3O -Pb -C4H2NO C4H3N2O+ PbSH+ PbC3H2NO+ C3H2NO+ PbNCS+ Pb+ m/z 335 m/z 292 m/z 95 m/z 241 m/z 250 -NCO. m/z 208 [Pb(4S-U)-H]+ m/z 127 m/z 265 -HNCO -PbS -C3H3S -C4H2NO C4H3N2O+ PbSH+ PbC3H2NS+ PbNCO+ C4H3N2OS+ -Pb -HCN PbC2HS+ Pb+ 50 100 150 200 250 300 m/z 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% Rel. Int. (%) 333 250 290 208 82 315 225 209
