Monte carlo simulation of the electron paramagnetic resonance spectrum displayed by copper ceruloplasmin at 77 K

Summary Human ceruloplasmin contains several intrinsic copper ions, some of them being paramagnetic. The presence of two classes of paramagnetic Cu²⁺ ions (type I and type II) has been suggested, the two types having significantly different spectroscopic features. However, there are conflicting reports both on the ratio of the number of type-I to type-II Cu²⁺ and on their EPR spectroscopic parameters. By using a Monte Carlo method we obtained the best fit of the experimental spectrum with a synthesized composite spectrum generated by two type-I Cu²⁺ (type I _a and type I _b , possessing slightly different spin Hamiltonian parameters) and by one type-II Cu²⁺. Correspondingly, the EPR spectroscopic parameter (viz. theg-tensors, hyperfine couplings, line widths and molar fractions) together with their accuracies were determined.

---

Riassunto La ceruloplasmina umana contiene diversi ioni Cu²⁺ alcuni dei quali sono paramagnetici. Di questi ne sono stati ipotizzati due tipi (tipo I e tipo II), ognuno dei quali con caratteristiche spettroscopiche diverse. Tuttavia esistono nei lavori precedenti discordanze sia sul numero di ioni Cu²⁺ che sui loro parametri EPR. Si è usato il metodo Montecarlo per ottenere il best fit dello spettro EPR della ceruloplasmina. Lo spettro simulato è risultato la somma di tre spettri, 2 di tipo I (tipo I _a e tipo I _b ) e 1 di tipo II. Sono stati così determinati i parametri relativi all'hamiltoniana di spin del sistema e le loro deviazioni standard.

---

Резюме Человеческий церулоплазмин содержит несколяко собственных ионов меди, некоторые из которых являются парамгнитными. Предполагается наличие двух классов парамгнитных Cu²⁺ ионов (тип I и тип II). Эти два типа имеют существенно различные спектроскопические свойства. Однако имеются противо-речивые публикации об отношении числа ионов Cu²⁺ типа I к числу ионов Cu²⁺ типа II и об их ЭПР спектроскопических параметрах. Исполязуя метод Монте-Карло, мы получаем наилучшее согласие экспериментального спектра с синтесированным составным спектром, образованным спектрами Cu²⁺ типа I (тип I _a и тип I _b имеющие слегка различные параметры спинового Гамилятониана) и одного спектра Cu²⁺ типа II. Определяются ЭПР спектроскопические параметы (а именно:g-тензоры, сверхтонкие связи, ширины линий и молярные доли).