Advertisement

Il Nuovo Cimento D

, Volume 8, Issue 1, pp 76–90 | Cite as

Spectroscopic and computer simulation study on paramagnetic copper-containing plastocyanin

  • C. X. Wang
  • G. Giugliarelli
  • S. Cannistraro
  • C. Fini
Article

Summary

The spin Hamiltonian parameters of paramagnetic Cu2+-containing plastocyanin have been fully extracted by computer simulation using a theoretical model taking into account the strain-induced statistical modulation ofg andA tensors. The model is, moreover, dealing with the correct expression to be used for the EPR intensity in the field domain. A monte Carlo simulation method was used to sketch the solvent network around the active (Cu2+-containing) site of plastocyanin. The solvent-biomolecule picture, obtained by computing both water-water and water-plastocyanin interaction energies, allowed us to calculate a distance of 6.7 Å between the copper ion and the nearest water molecule.

Pacs. 7630

Electron paramagnetic resonance and relaxation 

Riassunto

I parametri dell’hamiltoniana di spin relativa alla plastocianina, contenente ioni Cu2+ paramagnetici, sono stati determinati mediante simulazione al computer usando un modello teorico che tiene conto della modulazione statistica dei tensorig edA dovuta allo strain. Il modello tiene conto inoltre della corretta esressione da usare per l’intensità EPR nel dominio del campo. Un metodo di simulazione Monte Carlo è stato usato per rappresentare la struttura del solvente attorno al sito attivo della plastocianina. Il quadro d’insieme solvente-biomolecola, ottenuto calcolando le energie di interazione acqua-acqua ed acqua-plastocianina, ci ha permesso di determinare una distanza di 6.7 Å fra lo ione rame e la molecola d’acqua piú vicina.

Резюме

С помошью компьютерного моделирования полностью получаются спиновые параметры Гамильтониана дпя парамагнитного пластоцианина, содержащего Cu2+, используя теотическую модель, которая учиывает деформацию, обсловленную статистической модуляцией тензоровg иA. Кроме того, предложенная модель модедь дает правильное выражение для интенсвнхости электронного парамагнитного резонанса в области поля. Для схематического изобважения структуры растворителя около активного узла (содержашего Cu2+) пластоцианина исользуется метод Монте Карло. Структура биомолекулы растворителя, полупенная при вычислении энергий взаимодействий между молекдами «вода-бода» и «вода-пластоцианин», позволяет нам опеделить расстояние 6.7 Å между ионом меди и ближайшей молекулой воды.

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. (1).
    K. Sauer:Bioenergetics of Photosynthesis (Academic Press, New York, N. Y., 1975).Google Scholar
  2. (2).
    J. A. Fee,Struct. Bonding (Berlin),23, 1 (1975).ADSGoogle Scholar
  3. (3).
    J. J. Hopfield:Proc. Nat. Acad. Sci. USA,71, 3640 (1974).CrossRefADSGoogle Scholar
  4. (4).
    J. J. Guss andH. C. Freeman:J. Mol. Biol,169, 521 (1983).Google Scholar
  5. (5).
    A. S. Brill,Transition Metals in Biochemistry (Springer-Verlag, Berlin, 1977).Google Scholar
  6. (6).
    W. B. Mims, J. L. Davis andJ. Peisach:Biophys. J.,45, 755 (1984).CrossRefGoogle Scholar
  7. (7).
    A. T. Hagler andJ. Moult:Nature,272, 222 (1978).CrossRefADSGoogle Scholar
  8. (8).
    S. Romano andE. Clementi:Int. J. Quant. Chem.,14, 839 (1978).CrossRefGoogle Scholar
  9. (9).
    A. T. Hagler, D. J. Osguthorpe andB. Robson,Science,208, 599 (1980).ADSGoogle Scholar
  10. (10).
    G. Corongiu andE. Clementi:Biopolymers,20, 551 (1981).CrossRefGoogle Scholar
  11. (11).
    F. Vovelle, J. M. Googfellow, H. F. J. Savage, P. Barnes andJ. L. Finney:Eur. Biophys. J.,11, 225 (1985).CrossRefGoogle Scholar
  12. (12).
    J. F. Boas.Copper Proteins and Copper Enzymes (CRC Press, Boca Raton, 1984 and references therein.Google Scholar
  13. (13).
    G. Giugliarelli andS. Cannistraro:Nuovo Cimento D,4, 194 (1984).ADSGoogle Scholar
  14. (14).
    G. Giugliarelli andS. Cannistraro:Chem. Phys. 98, 115 (1985) and references therein.CrossRefGoogle Scholar
  15. (15).
    S. Cannistraro andG. Giugliarelli:Mol. Phys.,58, 173 (1986).CrossRefADSGoogle Scholar
  16. (16).
    M. T. Borchert andJ. S. C. Wessels:Biochim. Biophys. Acta,197, 78 (1970).CrossRefGoogle Scholar
  17. (17).
    C. P. Slichter:Principles of Magnetic Resonance (Springer-Verlag, Berlin, 1980).Google Scholar
  18. (18).
    J. R. Pilbrow:J. Magn. Res.,58, 186 (1984).Google Scholar
  19. (19).
    W. Froncisz andJ. S. Hyde:J. Chem. Phys.,73, 3123 (1980).CrossRefADSGoogle Scholar
  20. (20).
    A. M. Stoneham:Rev. Mod. Phys.,41, 82 (1969).CrossRefADSGoogle Scholar
  21. (21).
    C. X. Wang andS. Cannistraro:Nuovo Cimento,50, 405 (1985).Google Scholar
  22. (22).
    G. C. Lie, E. Clementi andM. Yoshmine:J. Chem. Phys.,24, 2314 (1976).CrossRefADSGoogle Scholar
  23. (23).
    N. Metropolis, A. W. Rosenbluth, M. N. Rosenbluth, A. H. Teller andE. Teller:J. Chem. Phys.,21, 1087 (1953).CrossRefADSGoogle Scholar
  24. (24).
    F. Franks (editor):Biophysics of Water (J. Wiley & Sons, Chichester, 1982).Google Scholar

Copyright information

© Società Italiana di Fisica 1986

Authors and Affiliations

  • C. X. Wang
    • 1
  • G. Giugliarelli
    • 1
  • S. Cannistraro
    • 1
  • C. Fini
    • 2
    • 3
  1. 1.Gruppo di Biofisica MolecolareDipartimento di Fisica dell’ UniversitàPerugia
  2. 2.Gruppo di Biofisica MolecolareDipartimento di Fisica dell’ UniversitàPerugia
  3. 3.Intituto Interfacoltà di Chimica Biologica dell’ UniversitàPerugia

Personalised recommendations