Calculateur de masse monoisotopique

Un spectromètre de masse ne mesure pas la masse comme le fait une balance. Il accélère des ions, les courbe dans un champ et enregistre où ils arrivent, ce qui fixe un rapport masse sur charge et rien d’autre. Un peptide ionisé n’arrive pas sous la forme d’un pic unique. Il arrive en une grappe de pics distants d’un dalton ou deux, parce que les molécules diffèrent selon l’isotope de carbone, d’azote, d’hydrogène ou de soufre qu’elles portent. Le membre le plus abondant de cette grappe est celui bâti à partir de l’isotope le plus abondant de chaque élément, et c’est le pic que les logiciels étiquettent monoisotopique et le pic auquel une valeur calculée est confrontée.

Cela rend la comparaison une comparaison à un ion et non à une molécule neutre, ce qui est la seconde moitié de la raison pour laquelle le chiffre ne tombe pas toujours juste. Un peptide protoné une fois apparaît environ 1.007 Da au-dessus de sa masse monoisotopique neutre, et un adduit sodium environ 22.99 Da au-dessus. Un peptide protoné deux fois apparaît à peu près à la moitié de sa masse plus un, si bien qu’un chiffre exprimé en rapport masse sur charge est une grandeur différente de celle que cette page renvoie. Aucun de ces adduits n’est assez faible pour être négligé, et tous deux dépassent très largement l’écart entre moyenne et masse monoisotopique, qui est la source de plus de malentendus.

L’enveloppe isotopique explique aussi pourquoi un pic est rarement toute l’histoire. L’écart entre pics voisins est fixé par la différence de masse entre l’isotope le plus abondant et le suivant pour chaque élément présent, si bien qu’un peptide riche en carbone présente un espacement différent d’un peptide riche en soufre. Rien de tout cela ne modifie la valeur calculée, qui est un nombre unique pour un isotopologue unique, mais cela modifie en pratique l’écart possible entre cette valeur et un pic mesuré. Le traitement plus long des deux conventions se trouve dans le guide sur la masse monoisotopique et le poids moléculaire moyen .

Parce que la convention monoisotopique utilise un seul isotope par élément, la différence avec la masse moyenne n’est rien de plus que la contribution pondérée des isotopes lourds que la convention monoisotopique ignore. C’est donc une propriété de la composition de la molécule plutôt qu’une constante universelle, et cela croît avec le nombre de carbones et fait un bond dès que le soufre est présent. Cela compte parce que cela signifie qu’un écart entre les deux conventions peut être prédit à partir d’une séquence plutôt que seulement observé, si bien qu’un chiffre cité dans la mauvaise convention se reconnaît souvent à sa seule taille.

Prenez quatre alanines et deux méthionines, six résidus au total. La somme des résidus plus une eau moyenne donne 564.7157, et les mêmes six résidus en convention monoisotopique donnent 564.2400, soit un écart de 0.4757 Da. Comptez maintenant les atomes du peptide fini à partir de sa formule : 22 carbones, 40 hydrogènes, 6 azotes, 7 oxygènes et 2 soufres. En multipliant ces comptes par les décalages par élément, on obtient environ 0.477 Da, ce qui concorde avec l’écart mesuré à deux millièmes de dalton près, et aucun des deux chiffres n’a servi à produire l’autre. La sommation qui sous-tend les deux est exposée dans le guide sur le poids moléculaire et les calculs de peptides .

La conséquence pratique est que l’écart croît avec la longueur tandis que le pourcentage bouge à peine. Une chaîne de dix glycines a une masse moyenne de 588.5343 et une masse monoisotopique de 588.2252, si bien que l’écart absolu est de 0.3091 Da mais qu’exprimé en pourcentage du plus grand nombre il vaut 0.053 pour cent. Une chaîne trois fois plus longue porte environ trois fois l’écart en daltons et à peu près le même écart en fraction, parce que la masse du peptide croît au même rythme que son nombre de carbones. C’est donc la différence absolue qu’il faut surveiller quand on compare deux longues chaînes, et le pourcentage quand une spécification cite l’une ou l’autre convention avec peu de précision.

La tentation est d’employer la masse que l’on a sous la main, et les deux diffèrent de bien moins d’un pour cent, ce qui donne l’impression que le choix importe peu. Il importe, parce que les deux nombres répondent à des questions différentes. Le poids moléculaire moyen est la masse du mélange dont un échantillon est réellement fait, si bien que diviser une masse pesée par lui compte les molécules correctement. La masse monoisotopique est la masse d’un isotopologue particulier, et diviser une masse pesée par elle renvoie une quantité trop basse de la fraction que représente le décalage isotopique, à chaque fois, sans le moindre avertissement.

Pour la chaîne de glycines ci-dessus, ce manque est d’environ cinq parties sur dix mille. C’est peu, et c’est exactement pour cela qu’il survit. Tout nombre de moles, toute molarité et tout coefficient d’extinction calculé à partir d’un diviseur monoisotopique porte la même erreur relative, et l’ampleur de cette erreur suit la longueur de la chaîne plutôt que la taille de la masse, si bien qu’un lecteur ne la remarquerait pas en regardant les chiffres. Si une spécification cite un poids moléculaire moyen, prenez la base du calculateur de poids moléculaire moyen plutôt que de cette page, et l’inverse s’applique dès que la comparaison se fait avec un pic mesuré.

L’usage productif d’une masse monoisotopique est d’en faire une base pour une chimie plutôt qu’un point d’arrivée. Chaque décalage de modification de ce site est cité comme un delta monoisotopique issu de UniMod avec son numéro d’accès, et le calculateur de masse de modification ajoute l’un de ces deltas à une masse de base. Partir d’un chiffre monoisotopique est ce qui garde l’arithmétique cohérente, parce qu’un delta monoisotopique ajouté à une base moyenne produit un nombre qui n’appartient à aucune des deux conventions et ne correspondra à rien. Les deux conventions voyagent aussi ensemble à travers le compte de résidus, puisque ajouter ou retirer un résidu déplace la masse dans l’une ou l’autre convention du même montant tabulé, si bien que la longueur est le seul résultat d’ici qui ne dépende pas du choix.

La même discipline s’applique aux deux extrémités de la chaîne, où le calculateur de modification terminale traite l’acétylation, l’amidation et les deux voies de cyclisation comme des états indépendants. Un décompte d’atomes donne un second avis sur la base, puisqu’une masse monoisotopique et une formule moléculaire sont deux calculs différents qui doivent se réconcilier, et c’est ce que produit le calculateur de formule moléculaire . Et lorsqu’un chiffre cité refuse de correspondre, le calculateur de vérification de la masse molaire est ce qui sépare un désaccord d’arrondi d’une vraie différence de chimie. Cette comparaison appartient avant l’application d’un décalage et non après, parce qu’une masse de base déjà fausse d’un dalton laisse tous les chiffres suivants faux d’au moins autant.