The complexation of apo-metallothionein with cadmium ion and its conformation study

Abstract

The circular dichroism was used to study the complexation of two isoforms of rabbit liver apo-metallothioneins (apo-MT1 and apo-MT2) with Cd²⁺ ion and the influence of Cd²⁺ ion on the conformation of reconstituted MTs. The stability of sulfhydryls of apo-MT has been investigated at the room temperature in the presence of air. The reconstitutions of apo-MT1 with Cd²⁺ ion were carried out atpH 4.71 (stable state) andpH 7.9 (with 90% sulfhydryls oxidated) respectively. it was found that the characteristic CD band at 257 nm(+), 238 nm(−), 226 nm(+) of reconstituted MT with Cd²⁺ ion was the same as native MT atpH 4.71, however only one peak at 243 nm(+) appeared on the CD spectra atpH 7.9 which arose from mononuclear complexes with four separated thiolate ligands per Cd²⁺ ion.

The CD spectra of apo-MTs+7 eq Cd²⁺ system were measured at variouspH values. It was found that the peak at 256 nm of apo-MT1 binding Cd²⁺ ion split into two small peaks atpH between 2.42 and 3.02, and became one peak atpH 3.32, while the shapes of Cd peaks of apo-MT2 binding Cd²⁺ ion did not change withpH, indicating that the binding sites and pathway of apo-MT1 binding Cd²⁺ ion were different from those of apo-MT2. A possible mechanism was suggested.

Zusammenfassung

Der Zirkulardichroismus wurde zur Untersuchung der Komplexierung zweier Isoformen von Leber apo-Metallothioneinen beim Hasen (apo-MT1 und apo-MT2) mit dem Cd²⁺-Ion und des Einflusses des Cd²⁺-Ions auf die Konformation von neukonstituierten MT. Die Stabilität der Sulfhydryle von apo-MT wurde bei Raumtemperatur in Gegenwart von Luft untersucht. Die Neukonstitutionen von apo-MT1 mit Cd²⁺-Ion wurde bei pH 4.71 (stabiler Zustand) undpH 7.9 (90% der Sulfhydryle oxidiert) durchgeführt. Man fand, daß die charakteristische CD-Bande bei 257 nm(+), 238 nm(−) und 226 nm(+) von neukonstituiertem MT mit Cd²⁺-Ion die gleiche war wie für natives MT beipH 4.71, und lediglich ein Peak bei 243 nm(+) trat im CD-Spektrum beipH 7.9 auf, der von mononuklearen Komplexen mit vier separierten Thiolatliganden pro Cd²⁺-Ion stammt.

Das CD-Spektrum des Systemes apo-MT+7 Äquiv. Cd²⁺ wurde bei verschiedenenpH-Werten vermessen. Man fand, daß der Peak bei 256 nm der Bindung von apo-MT1 an das Cd²⁺-Ion im Bereich vonpH 2.42 und 3.02 in zwei kleinere Peaks gespaltet wird und beipH 3.32 wieder zu einem Peak wird, während die Gestalt der CD-Peaks der Bindung von apo-MT2 an das Cd²⁺-IonpH-unabhängig ist, was darauf hinweist, daß die Bindungsstellen und-wege von apo-MT1 zur Bindung des Cd²⁺-Ions sich von denen von apo-MT2 unterscheiden. Ein möglicher Mechanismus wird vorgeschlagen.