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Villetaneuse Octobre 2001

Quels systèmes d’intérêt biologique sont étudiés en phase gazeuse ? Quelques exemples Etat des lieux : Méthodes spectroscopiques Méthodes non spectroscopiques Prospective Quelques propriétés étudier et comment ?. Villetaneuse Octobre 2001. Systèmes modèle. Systèmes « réels ».

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Villetaneuse Octobre 2001

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Presentation Transcript

  1. Quels systèmes d’intérêt biologique sont étudiés en phase gazeuse ? Quelques exemples Etat des lieux: Méthodes spectroscopiques Méthodes non spectroscopiques Prospective Quelques propriétés étudier et comment ? Villetaneuse Octobre 2001

  2. Systèmes modèle Systèmes « réels » Complexe avec liaisons H dans codon/anticodon Paire de bases de l’ADN Petits peptides Spectroscopies haute resolution, microondes, IR, UV.. peptideset oligonucleotideshydratés Polypeptides, oligonucleotides complexes non-covalent proteine/proteine, drogue/protein « spectrometries universelles  » Ion mobility, BIRD, H/D, spectrometrie de masse…

  3. A titre d’exemple de la problématique, les paires de bases de l’ADN en phase gazeuse Faut-il considérer les bases isolées, ou bien avec leur sucre, avec les phosphates, avec de l’eau et des contre-ions…?

  4. paires Watson-Crick 1 distances intermoléculaires 2 énergies de liaison

  5. Calculs « phase gazeuse » et mesures de radiocristallographie pour la paire A-T dans la configuration Watson-Crick W

  6. 2.86 Å 2.85 Å 2.85 2.85 Å paire AT isolée paire AT méthylée AT avec desoxyribose calculs « phase gazeuse » 2.93 2.87 Å Le problème vient de l’environnement cristallin, contre-ions,eau dans les expériences de diffraction X AT avec désoxyribose et phosphate JACS 122 4123 (2000) Liaison N6-04 expérimental 2.93 Å

  7. La première mesure d’énergie de liaison des paires A-T et C-Gen phase gazeuse1976

  8. aimant T produit pas de jet supersonique pas de laser Ionisation par champ 107-108 V/cm G-C DE=21 kcal/mol A-T DE=13 kcal/mol Sukhodub Nature 264 245 (1976) Chem.Rev. 87 589 (1987) Galetich, Adamowicz J.Phys.Chem.B 103 12211 (1999)

  9. La première mesure spectroscopique portant sur la paire C-G2000 (C-G)+ REMPI REsonant Multiphoton PhotoIonisation (C-G)* C-G

  10. Pairing of the G - C bases Pairing of the G - C bases in the absence of the DNA backbone in the absence of the DNA backbone REMPI spectrum of the GC dimer (WC) REMPI spectrum of the GC dimer (WC) E. Nir , K. Kleinermanns , M.de Vries E. Nir , K. Kleinermanns , M.de Vries Nature 408 949 (2000) Nature 408 949 (2000)

  11. plusieurs papiers théoriques récents ( ou plutôt résultats de Gaussian) affirment une parfaite concordance entre calculs et la valeur expérimentale de l’énergie (sans s) de liaison de la paire A-T: DE=13 kcal/mol

  12. Energies d’interaction et populations relatives des configurations de la paire A-T à 300°K

  13. La paire AT dans la configuration Watson-Crick peut-elle malgré tout être observée en phase gazeuse ?

  14. Black-body Infrared Radiative Dissociation BIRD FT MS FT MS ion cell 5-100 s T 50-210°C ESI source Courbes d’Arrhenius pour la dissociation d’oligomères AT double brin kdiss DE 1/T °K

  15. Simulation de dynamique moléculaire E.R.Williams JACS 120 9605 (1998) L’appariement WC est partiellement préservé en phase gazeuse

  16. Méthodes spectroscopiques

  17. Spectroscopie de rotation micro onde Une méthode sensible (une faible densité donc une faible température est requise) Des spectres très riches Une grande précision sur les géométries La comparaison spectre/calculs permet indirectement de voir la présence de liaisons H

  18. Spectroscopie micro-onde de la glycine Glycine Godfrey JACS 117 2019 (1995) Csaszar Prog in Biophysics and Mol.Biology 71 243 (1999) théorie kcal/mol théorie kcal/mol exp 3.26 3.26 2.0 ( . 2) 1.4 ( . 45) 0.49 exp 2.0 ( . 2) 1.4 ( . 45) La première configuration excitée

  19. Cavity Ringdown Spectroscopy Mesure directe des fréquences de vibration intermoléculaires (10 à 350 cm-1 ) grâce à des lasers accordablesdans l’IR lointain. et intramoléculaires 1993 Ar.. H2 O 1997 (H2 O)1-6 1998 zwitterion de l’arginine

  20. Rotational Coherence Spectroscopy RCS Excitation picoseconde d’une superposition cohérente d’états rotationnels et observation de récurrences temporelles Excitation polarisée Sonde polarisée PM Felker J Phys Chem 96 7844 (1992) t=0

  21. Méthodes permettant de séparer les contributions spectrales des différents conformères Trois conformères L’idée: expulser hors du niveau fondamental chaque conformère tour à tour : le signal correspondant diminue

  22. A-B…C A-B + C (A-B…C)+ Dissociation d’une liaison intermoléculaire Excitation d’une liaison intramoléculaire A-B…C A-B…C Dépopulation infrarouge A-B + C

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