Potentiometric, calorimetric and spectroscopic study of copper(II) complexes of leucine-enkephalin and tripeptides containing tyrosine

Laboratoire de Chimie Physique, Université Paris 7, 2 place Jussieu, 75251 Paris Cedex 05, France.

Abstract

Complexation of Copper(II) ion with three peptides containing tyrosine residue (Gly-Gly-L-Tyr, L-Tyr-Gly-Gly and Leucine-enkephalin) was studied by pH-metric, visible spectroscopic measurements at 25°C and 0.2 mol dm^-3KNO₃, e.s.r spectra and calorimetric technics at 25 ± 0.001°C and I = 0.5 mol dm^-3 KNO₃. Four species have been reported for Cu(II)-tripeptide systems, while five species have been described in the Cu(II)-Leucine-enkephalin one. The three peptides containing tyrosine display in aqueous solutions the same chelation mode as for simple peptides. Besides, the phenolic hydroxy group in the side chain does not play a direct role in co-ordination to the cupric ion. The MH_-2A species of Cu(II)-Leucine-enkephalin system is more stable when compared to the same species of Cu(II)-simple peptide (with no Tyr residue). Moreover, the value of the formation enthalpy of this species is less endothermic, and its entropy variation is more negative, than in the case of L-Tyr-Gly-Gly and Gly-Gly-L-Tyr. These favorable thermodynamic conditions and structural considerations permit to explain the reported high analgesic activity of Cu(II)-Leucine-Enkephalin complexes compared to the free Leucine-Enkephalin analgesic activity.

Résumé

La complexation de l’ion Cu²⁺ par trois peptides contenant un résidu tyrosine (GLY-GLY-L-TYR, L-TYR-GLY-GLY et la Leucine-Enkephaline) a été étudiée par potentiométrie et par spectroscopie visible à 25°C en milieu KNO₃ 0.2 mol.dm_-3 , par spectroscopie R.P.E et par calorimétrie à 25.000 ± 0.001°C en milieu KNO₃ 0.5 mol.dm^-3 . Les sites de chélation ainsi que le chromophore autour de l’ion cuivrique sont identiques pour les trois peptides étudiés contenant un résidu tyrosine aux sites des chélates formés avec des peptides simples (ne contenant pas de tyrosine). D’autre part, le groupe hydroxyle du résidu tyrosine ne semble pas intervenir dans une chélation directe de l’ion métallique. L’espèce MH_-2A du système Cu(II)-Leucine-Enkephaline semble plus stable lorsqu’on compare sa stabilité à celles des espèces de même chromophore pour des peptides simples. Son enthalpie de formation est moins endothermique et la variation d’entropie associée à sa formation est assez négative.

Ces résultats thermodynamiques ajoutés à quelques considérations structurales ont été avancés pour expliquer l’efficacité relative de l’activité analgésique des complexes Cu(II)-Leu-Enk rapportée par certains auteurs par rapport à l’activité de la Leucine-Enkephaline.