Un couplage novateur de techniques analytiques, réalisé par des chercheurs de l’Institut des Sciences Analytiques (ISA, CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1) avec la collaboration du Laboratoire de Chimie (ENS Lyon/Université Claude Bernard Lyon 1/CNRS), permet de détecter, facilement et précisément, la présence et la quantité d’un biomarqueur du stress oxydatif dans des protéines plasmatiques. Cette nouvelle méthode de détection, plus performante que la méthode de référence actuelle, ouvre la perspective d’une application clinique à de grandes cohortes humaines.
Dans un contexte de vieillissement de la population, la découverte et la validation de nouveaux biomarqueurs du stress oxydatif pour le dépistage des maladies neurodégénératives est essentiel. Toutefois, cela reste un défi pour ces biomarqueurs oxydés faiblement concentrés à cause de la complexité et de la gamme dynamique de concentration des échantillons à analyser. Sous l’effet du stress oxydatif, l’une des modifications induites par les espèces radicalaires oxydantes est l’oxydation des résidus cystéines (Cys) des protéines en acide sulfénique (Cys-SOH).
Afin d’améliorer la spécificité de détection pour ces protéines oxydées faiblement concentrées, nous avons développé une nouvelle stratégie analytique couplant la spectrométrie de masse (MS/MS) et la dissociation induite par laser (LID) dans le visible pour un ciblage spécifique des peptides contenant des cystéines oxydées Cys-SOH dans des digests protéiques. Comme les peptides n’absorbent pas naturellement dans le domaine du visible, notre nouvelle approche méthodologique repose sur la dérivation chimique directe des Cys-SOH avec un chromophore pour leur conférer une réactivité de photodissociation laser à 473 nm. Le couplage de la spectrométrie de masse et de la LID dans le visible permet d’ajouter une spécificité optique à la sélectivité en masse. La technique a tout d’abord été optimisée sur des peptides et protéines modèles oxydés in vitro puis elle a été expérimentée in vivo sur des peptides Cys-SOH endogènes dérivés de sept protéines du plasma humain. 46 peptides oxydés dérivés ont ainsi pu être détectés par ce couplage LID-MS/MS. Cette nouvelle méthode s’avère plus spécifique et performante que la méthode actuelle par dissociation induite par collisions.
Ce couplage LID-MS/MS ouvre la voie à une détection directe et non biaisée ainsi qu’à une quantification de peptides à cystéine oxydée, marqueurs du stress oxydatif déclencheur de maladies neurodégénératives. Son application pourra être étendue à de grandes cohortes humaines. De plus, cette méthode précise de détection et de quantification permettra très prochainement de vérifier l’hypothèse d’un stress oxydatif massif généré par la production de cytokines lors d’une infection par la COVID19.
Graphical abstract
Contact : marion.girod{@}isa-lyon.fr
Référence
Guillaubez J-V, Pitrat D, Bretonnière Y., Lemoine J., Girod M.* Unbiased Detection of Cysteine Sulfenic Acid by 473 nm Photodissociation Mass Spectrometry: Toward Facile In Vivo Oxidative Status of Plasma Proteins Analytical. Chemistry. 2021, 93, 5, 2907–2915 DOI: 10.1021/acs.analchem.0c04484
Cette recherche est financée dans le cadre d’un projet ANR Jeunes Chercheur-e-s, HyLOxi Approche couplée laser-MS pour la caractérisation du stress oxydant (site web – 2018-2022) coordonné par Marion Girod du groupe Analyses biologiques par spectrométrie de masse (ANABIO-MS) à l’ISA.
L’expérimentation de ce couplage novateur résulte de l’expérience en synthèse de chromophores du Laboratoire de Chimie (UMR 5182) et de l’expertise du groupe ANABIO-MS pour la détection de biomarqueurs par des stratégies analytiques basées sur la photodissociation laser visible couplée à la spectrométrie de masse haute résolution (cf. références ci-après)
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