The active sites of metalloproteins may be mimicked by designing peptides that bind to their respective metal ions. Studying the binding of protein ligands to metal ions along with the associated structural changes is important in understanding metal uptake, transport and electron transfer functions of proteins. Copper-binding metalloprotein azurin is a 128-residue electron transfer protein with a redox-active copper cofactor. Here, we report the copper-binding associated spectroscopic and structural properties of peptide loops (11 and 13 residues) from the copper-binding site of azurin. These peptides develop a β-turn upon copper-binding with a 1:1 Cu2+:peptide stoichiometry as seen in circular dichroism and exhibit electronic transitions centered at 340 nm and 540 nm. Further addition of copper develops a helical feature along with a shift in the absorption maxima to ~360 nm and ~580 nm at 2:1 Cu2+:peptide stoichiometry, indicating stoichiometric dependence of copper-binding geometry. Mass spectrometry indicates the copper-binding to cysteine, histidine and methionine in the peptide with 1:1 stoichiometry, and interestingly, dimerization through a disulfide linkage at 2:1 stoichiometry, as observed previously for denatured azurin. Fluorescence quenching studies on peptides with tryptophan further confirm the copper-binding induced changes in the two peptides are bi-phasic.

中文翻译：

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铜诱导的源自天青蛋白的短肽的光谱和结构变化。

金属蛋白的活性位点可以通过设计与它们各自的金属离子结合的肽来模仿。研究蛋白质配体与金属离子的结合以及相关的结构变化对于理解蛋白质的金属吸收，转运和电子转移功能非常重要。铜结合金属蛋白天青蛋白是具有氧化还原活性铜辅因子的128个残基的电子转移蛋白。在这里，我们报告了与铜结合的光谱和从天青蛋白的铜结合位点的肽环（11和13个残基）的结构特性。如在圆二色性中所见，这些肽在与铜以1：1的Cu2 +：肽化学计量结合时会产生β转角，并表现出以340 nm和540 nm为中心的电子跃迁。进一步添加铜会形成一个螺旋特征，同时最大吸收率在2：1 Cu2 +：肽化学计量比下达到〜360 nm和〜580 nm，这表明铜结合几何结构的化学计量关系。质谱表明铜与肽中的半胱氨酸，组氨酸和蛋氨酸的化学计量比为1：1，有趣的是，通过化学计量比为2：1的二硫键二聚，如先前对变性的天青蛋白所观察到的。具有色氨酸的肽的荧光猝灭研究进一步证实了两种肽中铜结合诱导的变化是双相的。肽中的组氨酸和蛋氨酸的化学计量比为1：1，有趣的是，通过化学计量比为2：1的二硫键进行二聚，如先前对变性天青蛋白所观察到的。具有色氨酸的肽的荧光猝灭研究进一步证实了两种肽中铜结合诱导的变化是双相的。肽中的组氨酸和蛋氨酸的化学计量比为1：1，有趣的是，通过化学计量比为2：1的二硫键进行二聚，如先前对变性天青蛋白所观察到的。具有色氨酸的肽的荧光猝灭研究进一步证实了两种肽中铜结合诱导的变化是双相的。