Electron spin echo envelope modulation and extended X-ray absorption fine structure studies of active site models of oxygenated cobalt-substituted hemoproteins: Correlating electron-nuclear couplings and metal-ligand bond lengths

Journal of the American Chemical Society

Volumn 119, Issue 50, 1997, Pages 12201-12209

  Lee, H Caroline ^a   Scheuring, Eva ^a   Peisach, Jack ^a,b   Chance, Mark R ^a  

^a YESHIVA UNIVERSITY   (United States)

^b ALBERT EINSTEIN COLLEGE OF MEDICINE   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COBALT; HEMOPROTEIN;

ABSORPTION SPECTROPHOTOMETRY; ARTICLE; ELECTRON SPIN RESONANCE; HYDROGEN BOND; OXYGEN AFFINITY; PROTEIN STRUCTURE; ROENTGEN SPECTROSCOPY;

EID: 0031576692     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja9717166     Document Type: Article

References (75)

1. Abbreviations: EPR, electron paramagnetic resonance; ESEEM, electron spin echo envelope modulation; EXAFS, extended X-ray absorption fine structure; 1-MeIm, 1-methylimidazole; oxyCo hemoproteins; oxygenated hemoproteins of which the heme has been substituted by a Co(II)-protoporphyrin IX; PF, "picket fence" porphyrin, [meso-tetrakis(α,α,α,α-o-pivalamidophenyl)porphyrin]; TPP, tetraphenylporphyrin.
2. Hoffman, B. M.; Petering, D. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1970, 67, 637.
3. Lee, H. C.; Ikeda-Saito, M.; Yonetani, T.; Magliozzo, R. S.; Peisach, J. Biochemistry 1992, 31, 7274.
4. Lee, H. C.; Wittenberg, J. B.; Peisach, J. Biochemistry 1993, 32, 11500.
5. Lee, H. C.; Peisach, J.; Dou, Y.; Ikeda-Saito, M. Biochemistry 1994, 33, 7609.
6. Tovrog, B. S.; Kitko, D. J.; Drago, R. S. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 5144.
7. Wayland, B. B.; Abd-Elmageed, M. E. J. Am. Chem. Soc. 1974, 98, 4809.
8. Hsieh, Y.-N.; Rubenacker, G. V.; Cheng, C. P.; Brown, T. L. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 1384.
9. Ashby, C. I. H.; Cheng, C. P.; Brown, T. L. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 6057.
10. Lee, H. C.; Peisach, J.; Tsuneshige, A.; Yonetani, T. Biochemistry 1995, 34, 6883.
11. Walker, F. A.; Balke, V. L.; McDermott, G. A. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 1569.
12. Walker, F. A.; Balke, V. L.; McDermott, G. A. Inorg. Chem. 1982, 21, 3342.
13. Alder, A. D.; Longo, F. R.; Finarelli, J. D.; Goldmacher, J.; Assour, J.; Korsakoff, L. J. Org. Chem. 1967, 32, 476.
14. Collman, J. P.; Gagne, R. R.; Reed, C. A.; Halbert, T. R.; Lang, G.; Robinson, W. T. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 1427.
15. Walker, F. A.; Bowen, J. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 7632.
16. Wuenschell, G. E.; Tetreau, C.; Lavalette, D.; Reed, C. A. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3346.
17. Walker, F. A. J. Am. Chem. Soc. 1970, 92, 4235.
18. Walker, F. A. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 1150.
19. Hoffman, B. M.; Diemente, D. L.; Basolo, F. J. Am. Chem. Soc. 1970, 92, 61.
20. Walker, F. A. J. Magn. Reson. 1974, 15, 201.
21. McCracken, J.; Peisach, J.; Dooley, D. M. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 4064.
22. Britt, R. D.; Klein, M. P. J. Magn. Reson. 1987, 75, 535.
23. Peisach, J.; Mims, W. B.; Davis, J. L. J. Biol. Chem. 1979, 254, 12379.
24. Cornelius, J. B.; McCracken, J.; Clarkson, R. B.; Belford, R. L.; Peisach, J. J. Phys. Chem. 1990, 94, 6977.
25. Cramer, S. P.; Chen, J.; George, S. J.; van Elp, J.; Moore, J.; Tensch, O.; Colaresi, J.; Yocum, M.; Mullins, O. C.; Chen, C. T. Nucl. Instrum. Methods A 1992, 319, 1, 285.
26. Scheuring, E. M.; Sagi, I.; Chance, M. R. Biochemistry 1994, 33, 6310.
27. Wirt, M. D.; Kumar, M.; Ragsdale, S. W.; Chance, M. R. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 2146.
28. Wirt, M. D.; Kumar, M.; Wu, J.-J.; Scheuring, E. M.; Ragsdale, S. W.; Chance, M. R. Biochemistry 1995, 34, 5269.
29. Chance, M. R.; Powers, L.; Kumar, C.; Chance, B. Biochemistry 1986, 25, 1259.
30. Chance, M. R.; Powers, L.; Poulos, L.; Chance, B. Biochemistry 1986, 25, 1266.
31. Chance, M. R.; Miller, L. M.; Fischetti, R. F.; Scheuring, E.; Huang, W.-X.; Sclavi, B.; Hai, Y.; Sullivan, M. Biochemistry 1996, 35, 9014-9023.
32. Rehr, J. J.; Leon, J. M. D.; Zabinsky, S. I.; Albers, R. C. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 5135.
33. Rehr, J. J.; Albers, R. C; Zabinsky, S. I. Phys. Rev. Lett. 1992, 69, 3397.
34. Allen, F. H.; Kennard, O.; Taylor, R. Acc. Chem. Res. 1983, 16, 146.
35. Jameson, G. B.; Rodley, G. A.; Robinson, W. T.; Gagne, R. R.; Reed, C. A., Collman, J. P. Inorg. Chem. 1978, 17, 850.
36. Lytle, F. W.; Sayers, D. E.; Stern, E. A. Phys. B 1989, 158, 701.
37. Powers, L.; Kincaid, B. M. Biochemistry 1989, 28, 4461.
38. Getz, D.; Melamud, E.; Silver, B. L.; Dori, Z. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 3846.
39. Dedieu, A.; Rohmer, M.-M.; Veillard, A. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 5789.
40. Chien, J. W. C.; Dickinson, L. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1972, 69, 2783.
41. Dickinson, L. C.; Chien, J. C. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1980, 77, 1235.
42. Hori, H.; Ikeda-Saito, M.; Yonetani, T. Nature 1980, 288, 501.
43. Hori, H.; Ikeda-Saito, M.; Yonetani, T. J. Biol. Chem. 1982, 257, 3636.
44. Magliozzo, R. S.; McCracken, J.; Peisach, J. Biochemistry 1987, 26, 7923.
45. Minis, W. B.; Peisach, J. J. Chem. Phys. 1978, 69, 4921.
46. Flanagan, H. L.; Singel, D. J. J. Chem. Phys. 1987, 87, 5606.
47. Binstead, N.; Strange, R. W.; Hasnain, S. S. Biochemistry 1992, 31, 12117.
48. Springer, B. A.; Sugar, S. G.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. Chem. Rev. 1994, 94, 699.
49. Momenteau, M.; Reed, C. A. Chem. Rev. 1994, 94, 659.
50. Traylor T. G.; Chang, C. K.; Geibel, J.; Berzinis, A.; Mincey, T.; Cannon, J. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 6716.
51. Traylor, T. G.; Koga, N.; Deardurff, L. A.; Swepston, P. N.; Ibers, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 5132.
52. A ferrous mesoporphyrin in which an alkyl chain of appropriate length covalently connects a methylene carbon of a porphyrin pyrrole and a nitrogenous axial base of the ferrous ion.
53. The dielectric constants for toluene and dichloromethane at room temperature is respectively 2.379 D at 25°C and 9.08 D at 20°C. (Handbook of Chemistry and Physics; CRC Press: Boca Raton, FL.)
54. Collman, J. P.; Gague, R. R.; Reed, C. A.; Robinson, W. T.; Rodley, G. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1974, 71, 1326.
55. Mispelter, J.; Momenteau, M.; Lavalette, D.; Lhoste, J.-M. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 5165.
56. Gerothanassis, I. P.; Momenteau, M.; Loock, B. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 7006.
57. Jameson, G. B.; Drago, R. S. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3017.
58. Rohlfes, R. J.; Mathews, A. J.; Theodore, T. E.; Olson, J. S.; Springer, B. A.; Egeberg, K. D.; Sugar, S. G. J. Biol. Chem. 1990, 265, 3168.
59. Carver, T. E.; Rohlfs, R. J.; Olson, J. S.; Gibson, Q. H.: Blackmore, R. S.; Springer, B. A.; Sligar, S. G. J. Biol. Chem. 1990, 265, 20007.
60. Yamamoto, H.; Takayani, T.; Kwan, T.; Yonetani, T. Bioinorg. Chem. 1977, 7, 189.
61. Drago, R. S.; Cannady, P. J.; Leslie, K. A. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 6014.
62. Walker, F. A.; Balke, V. L.; West, J. T. In Frontiers in Bioinorganic Chemistry; Xavier, A. V., Ed.; VCH: Germany, 1986; pp 183-193.
63. Collman, J. P.; Zhang, X.; Wong, K.; Brauman, J. I. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 6245.
64. Jones, R. D.; Summerville, D. A.: Basolo, F. Chem. Rev. 1979, 79, 139.
65. Ikeda-Saito, M.; Lutz., R. S.; Shelley, D. A.; McKelvey, E. J.; Materra, R.; Hori, H. J. Biol. Chem. 1991, 266, 23641.
66. Reed, C. A.; Cheung, S. K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1977, 74, 1780.
67. Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1974, 96, 90.
68. Momenteau, M.; Scheidt, W. R.; Eigenbrot, C. W.; Reed, C. A. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1207.
69. Townes, C. H.; Dailey, B. P. J. Phys. Chem. 1949, 17, 782.
70. Shanaan, B. J. Mol. Biol. 1983, 171, 31.
71. Imai, K.; Ikeda-Saito, M.; Yamamoto, H.; Yonetani, T. J. Biol. Chem. 1980, 138, 635.
72. Brzozowski, A.; Derewende, Z.; Dodson, E.; Dodson, G.; Grabowski, M.; Liddington, R.; Skarżyński, T.; Vallely, D. Nature 1984, 307, 74.
73. Liddington, R.; Derewende, Z.; Dodson, G.; Harris, D. Nature 1988, 331, 725.
74. Jameson, G. B.; Molinaro, F. S.; Ibers, J. A.; Collman, J. P.; Brauman, J. I.; Rose, E.; Suslick, K. S. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 6769.
75. Goodman, B. A.; Raynor, J. B. Adv. Inorg. Chem. Radiochem. 1970, 13, 135.