F. evanescensфракцию фукоидана, содержащую приблизительно в 3.5 раза больше (1^3)-связанных остатков фукозы, чем (1^4)-связанных (Kusaykin et al., 2006). В обеих работах представлены данные моносахаридного состава фукоидана, содержащего помимо фукозы, минорные компоненты — ксилозу, маннозу и галактозу. При этом положение этих минорных компонентов в структуре фукоидана не было установлено. В нашей работе (Anastyuk et al., 2009) мы показали, что, используя тандемную масс-спектрометрию с ионизацией электрораспылением (ИЭР МС/МС), возможно установить структурные особенности не только сульфатированных фукоолигосахаридов, но и смешанных олигосахаридов, содержащих минорные моносахариды, что не всегда доступно методам ЯМР-спектроскопии.
Исследуемый нами образец фукоидана из
F. evanescens(FeF2) был выделен по методу, описанному в работе (Kusaykin et al., 2006). В условиях сольволитического десульфатирования этого фукоидана помимо полимерной фракции был получен набор олигосахаридов, как в случае с фукоиданом из
L. gurjanovae. Экстракцией этанолом из реакционной смеси была выделена доступная для масс-спектрометрического анализа олигосахаридная фракция
Fe-dSlmf. По данным МАЛДИ МС положи-
78
тельных ионов, фракция
Fe-dSlmf содержала набор интенсивных пиков, соответствующих ионам [Fuc +Na]
+ (n=l-6) (см. рис.3.14, вставка). Спектр также содержал менее интенсивные сигналы, соответствующие смешанным олигосахаридам, в которых один или несколько остатков фукозы замещены остатком другого моносахарида, например, [Fuc
1Pent
1+Na]
+ с
mlz319.0 Да и [Fuc
1Hex
1+Na]
+ с
mlz349.1 Да, отстоящих от иона [Fuc
2+Na]
+ с
mlz333.1 Да на -14 и +16 Да соответственно. Таким образом, несуль-фатированные олигосахариды, содержащие остатки пентозы и гексозы были найдены в МАЛДИ масс-спектре фракции
Fe-dSlmf: [Fuc Pent+Na]
+, п=1-6 и [Fuc Hex+Na]
+, n=l-6.
s
7,5 7-
|
|
|
| [Fuc2S03Na
| -Na]'—|
CO
| [Fuc,+Na]l[Fuc'+Na]' [F"«V+-Na]* зззi 1 479'' S!5''
|
|
6,5-
e 6-
| [FucS03Na-Na]
|
|
|
| [Fuq +Na]'
|
|
|
| [Fuc5+Na]'
771 .Л
|
§5,5-
|
| 1
|
|
|
| 187 2
|
|
|
| | [Fuc6+Na]t
|
s 5-O
|
| Я
■
|
|
|
| 1
1 1
|
|
|
|
| 517.5
|
£ 4-
|
| S
|
|
|
|
|
| 1
| „,,, 4
| L ..i
| 1_____1^
|
|
|
|
|
< 3-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,5 2-
|
|
|
|
|
|
| [Fuc3S03Na-Na]"—£
s 3 [Fuq,S03Na-Na]
|
1,5-
1
0,5
0-
| О
Oi
CSI
| _J
| n о
о" ш
| 0>
■ -I \
| g S
s , .ll.ll ll
| CO
* ОС
о —
Ч> —
о ^_-
« я
■Г "1 ■■!......A -f4 '
| i
со _ — см сд ^-т г-" « щ 1 Й щ 1
1- L ™ ......i............1.
|
220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680
Cojnts ys. Mass-to-Charge (rm/z)
Рис. 3.14. ИЭР масс-спектр сульфатированных олигосахаридов фракции
Fe-AFl, полученной из
Fe-dSlmf с помощью обращенно-фазовой ВЭЖХ. Вставка содержит МАЛДИ масс-спектр положительных ионов фракции
Fe-dSlmf, полученной в условиях сольволитического десульфатирования
МАЛДИ масс-спектр, полученный в режиме регистрации отрицательных ионов, содержал набор интенсивных пиков ионов, соответствующих моносульфатированным фукозе и фукоолигомерам со степенью полимеризации 2—4 (данные не приведены). Это означало, что десульфатирование прошло не полностью и в смеси присутствовали сульфатированные компоненты. С целью обогащения смеси анионными компонентами фракция
Fe-dSlmf была разделена с помощью обращенно-фазовой ВЭЖХ. Фракция 1
(Fe-AFl), не задержавшаяся на колонке, была проанализирована с помощью ИЭР МС в режиме регистрации отрицательных ионов. Высокая чувствительность тандемного ИЭР масс-спектрометра с времяпролетным анализатором позволила обнаружить
79
не только сульфатированные компоненты, но и фукоолигомеры, содержащие уроновую кислоту, для большей части из которых также были получены МС/МС спектры (см рис. 3.14). Согласно моносахаридному составу фракции
Fe-AFl пентозе соответствует ксилоза (Xyl), гексо-зе — галактоза (Gal), уроновая кислота была идентифицирована как глюкуроновая (GlcA). Полная информация по составу данной фракции отображена в таблице 3.1.
Таблица 3.1
Значения m/zосновных и минорных (*) низкомолекулярных продуктов сольволитического десульфатирования (фракция Fe-AFl) фукой данаиз F. evanescensyполученные с помощью ИЭР МС m/z
| Состав
| m/z
| Состав
| m/z
| Состав
|
*229.000
| [XyljSOjNa-Na]"
| 389.076
| [Fuc2S03Na-Na]"
| 535.133
| [Fuc3S03Na-Na]"
|
243.018
| [FuCjSOjNa-Na]"
| *405.071
| [FuCjGaljSOjNa-Na]"
| *551.128
| [FuCjGaljSOjNa-Na]"
|
*259.013
| [GaljSOjNa-Na]"
| 421.060
| [Gal2S03Na-Na]"
| *567.125
| [FuCjGaljSOjNa-Na]"
|
*339.093
| [Fuc^lcAJ-
| 485.151
| [Fu^GlcAJ-
| *631.209
| [FUC3GICAJ-
|
*375.060
| [FuCjXyljSOjNa-Na]"
| *521.118
| [Fuc^CyljSOjNa-Na]-
| *681.191
| [Fuc4S03Na-Na]"
|
Наличие в фукоидане из
F. evanescensостатков сульфатированных ксилозы
(m/z229.006) и галактозы
(m/z259.018), а также фрагментов, содержащих уроновую кислоту ([Fuc
nGlcA-Na]", n=l-3), было показано нами впервые (Anastyuk et al, 2009).
Каждый ион, наблюдаемый в ИЭР масс-спектре (табл. 3.1), был подвергнут фрагментации с целью извлечения структурной информации. Стоит отметить, что отдельные сигналы ионов в масс-спектре могут соответствовать нескольким изомерам, имеющим одинаковую массу, но отличающимся положением сульфатных групп, типом связи, положением остатков различных моносахаридов и др. Однако, благодаря характеристичным фрагментам, нередко становится возможным установление структурных особенностей отдельных изомеров.
На рис. 3.15 представлена картина распада иона с
m/z229.003, соот-
80
140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 Counts vs. Mass-to-Charge (m/z)
ветствующего [XylS0
3Na-Na] . Интенсивные фрагменты с
m/z138.970 и 168.979 соответствовали двойным разрывам связей внутри кольца. Первый ион
02Х свидетельствовал о 2-0-, а второй —
0,2А — о 4-О-сульфатировании остатка ксилозы. Следовательно, исходный полисахарид содержит 2-0- и 4-О-сульфатированные остатки ксилозы.
Тандемный масс-спектр иона фрагмента, содержащего кси-
m/z
| Состав
|
243.02
| [Fuc,S03Na-Na]"
|
371.07
| [FucjSOjNa-HjO-NaJ
|
389.08
| [Fuc2SO,Na-Na]"
|
473.01
| [Fuc2(S03Na)2-H20-Na]'
|
491.02
| [Fu^(S03Na)2-Na]"
|
507.00
| [FuciGal,(S03Na)2-Na]"
|
592.95
| [FuQ2(S03Na)3-Na]-
|
608.90
| [FuclGall(S03Na)3-Na]
|
783.12
| [FuC4(S03Na)2-Na]"
|
885.07
| [Fuc4(S03Na)3-NaT
|
987.01
| [Fuc4(S03Na)4-NaT
|
1088.96
| [Fuc4(S03Na)5-NaT
|
1177.20
| [Fuo;(S03Na)3-NaT
|
400
600
800
1000
1200 m/z
Рис. 3.23. МАЛДИ масс-спектр отрицательных ионов олигосахаридов, полученных автогидролизом фукоидана из бурой водоросли
F. evanescens88Структурные характеристики олигосахаридов были установлены с помощью МАЛДИ МС/МС. Основной компонент смеси — дисульфа-тированная фукобиоза имела преимущественно (1^4)-гликозидную связь между остатками фукозы (Anastyuk et al., 2012). Ее тандемный масс-спектр представлен на рисунке 3.24.
100J
гсбСН
0
Na0
3SO
°'2А2 gjВ]
о
Y,
°'2ХЛhso;т- О)I о
со
0,2Х,В', аэ со
см
\[M(2Na)-NaHS0
4-Na]
I °<2Х',т- СО h- CO СО СОИ»и,
^1 ,
.jjkb.
+ "f4 '
М*100 150 200 250 300 350 400 m/z
Рис. 3.24. Тандемный МАЛДИ масс-спектр иона [Fuc (SO Na)
2-Na]" c
m/z491.0
По характеру интенсивностей фрагментных ионов масс-спектр оказался более похож на тандемный масс-спектр дисульфатированной фукобио-
зы, выделенной из фукоидана
А.P^laOsSOv'
Рис. 3.25. Тандемный МАЛДИ масс-спектр иона [Fuc,(SO,Na),-Na]- с
m/z593.0
nodosum, где авторами было отмечено существенное количество (1^4)-связанных остатков a-L-Fucp. (Daniel et al., 2007) При этом, из спектра не следовало, есть ли в смеси (1^3)-связанные остатки a-L-Fucp.
Этот вопрос был снят при анализе иона трисульфатированной фукобиозы с
m/z593.0. (рис. 3.25). Благодаря наличию дополнительной сульфатной группы, мы смогли наблюдать Y-ион с
m/z344.9, соответствующий отщеплению дважды сульфатированного остатка фукозы с восстанавливающего конца молекулы. Поскольку в фу-
89
коидане из
F. evanescensсульфатирование при СЗ остатка ct-L-Fucp не было обнаружено (Bilan et al., 2002), был сделан вывод о присутствии некоторого количества (1^3)-связанных остатков ct-L-Fucp (рис. 3.24).
Остатки гексозы (D-Gal) были обнаружены в составе ди- и трисульфа-тированных дисахаридов типа FucHex. По результатам анализа тандемно-го масс-спектра (рис. 3.26), было предложено 3 варианта строения дисаха-рида: Gal-2-OS0
3Na-(l->3)-Gal-2-OS0
3Na, Gal-2,4-