Spectroscopic investigation of peroxide binding to the trinuclear copper cluster site in laccase: Correlation with the peroxy-level intermediate and relevance to catalysis

Journal of the American Chemical Society

Volumn 119, Issue 51, 1997, Pages 12525-12540

  Sundaram, Uma M ^a   Zhang, Hua H ^a   Hedman, Britt ^b   Hodgson, Keith O ^a,b   Solomon, Edward I ^a  

^a STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^b SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COPPER; LACCASE; PEROXIDE;

ARTICLE; CATALYSIS; CORRELATION FUNCTION; ENZYME ACTIVE SITE; ENZYME ACTIVITY; ENZYME ISOLATION; NONHUMAN; OXIDATION REDUCTION REACTION; SPECTROMETRY;

EID: 0031585730     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja972039i     Document Type: Article

References (79)

1. Malkin, R.; Malmström, B. G. Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol. 1970, 33, 111.
2. Malmström, B. G.; Andréasson, L.-E.; Reinhammar, B. In Enzymes, 3rd ed.; Boyer, P. D., Ed.; Academic: New York, 1975; Vol. 12, p 507.
3. Ryden, L. In Copper Proteins and Copper Enzymes; Lontie, R., Ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1984; Vol. III, p 37.
4. Solomon, E. I.; Lowery, M. D. Science 1993, 259, 1575.
5. Messerschmidt, A. Perspectives in Bioinorganic Chemistry 1996, 3, 151.
6. Solomon, E. I.; Sundaram, U. M.; Machonkin, T. E. Chem. Rev. 1996, 96, 2563.
7. Solomon, E. I.; Dooley, D. M.; Wang, R. H.; Gray, H. B.; Cerdonio, M.; Mogno, F.; Romani, G. L. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 1029.
8. Petersson, L.; Ångstrom, J.; Ehrenberg, A. Biochim. Biophys. Acta 1978, 526, 311.
9. Dooley, D. M.; Scott, R. A.; Ellinghaus, J.; Solomon, E. I.; Gray, H. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1978, 75, 3019.
10. Cole, J. L.; Clark, P. A.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 9534.
11. Mondoví, B.; Avigliano, L. In Copper Proteins and Copper Enzymes; Lontie, R., Ed.; CRC Press, Inc.: Boca Raton, FL, 1984; Vol. III, p 101.
12. Messerschmidt, A.; Rossi, A.; Ladenstein, R.; Huber, R.; Bolognesi, M.; Guiseppina, G.; Marchesini, A.; Petruzzelli, R.; Finazzi-Agro, A. J. Mol. Biol. 1989, 206, 513.
13. Machonkin, T. E.; Solomon, E. I.; et al. To be published.
14. Solomon, E. I.; Baldwin, M. J.; Lowery, M. D. Chem. Rev. 1992, 92, 521.
15. Magnus, K. A.; Ton-That, H.; Carpenter, J. E. In Bioinorganic Chemistry of Copper, Karlin, K. D., Tyeklar, Z., Eds.; Chapman & Hall: New York, 1993; p 143.
16. Allendorf, M. D.; Spira, D. J.; Solomon, E. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 82, 3063.
17. Spira-Solomon, D. J.; Allendorf, M. D.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 5318.
18. Cole, J. L.; Tan, G. O.; Yang, E. K.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 2243.
19. (191 Messerschmidt, A.; Ladenstein, R.; Huber, R.; Bolognesi, M.; Avigliano, L.; Petruzzelli, R.; Rossi, A.; Finazzi-Agrò, A. J. Mol. Biol. 1992, 224, 179.
20. Zaitseva, I.; Zaitsev, V.; Card, G.; Moshov, K.; Bax, B.; Ralph, A.; Lindley, P. J. Biol. Inorg. Chem. 1996, 1, 15.
21. Messerschmidt, A.; Luecke, H.; Huber, R. J. Mol. Biol. 1993, 230, 997.
22. Reinhammar, B. In Copper Proteins and Copper Enzymes; Lontie, R., Ed.; CRC Press: Boca Raton. FL. 1984; Vol. III, p 1.
23. Farver, O. In Gas Enzymology. Proceedings Symposium 1985, Meeting Dale 1984; Degn, H., Cox, R. P., Toftlund, H., Eds.; Reidel: Dordrecht, The Netherlands, 1985; p 61.
24. Deinum, J.; Vänngård, T. FEBS Lett. 1975, 58, 62.
25. Aasa, R.; Brändén, R.; Deinum, J.; Malmström, B. G.; Reinhammar, B.; Vänngård, T. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1976, 70, 1204.
26. Brändén, R.; Deinum. J. FEBS Lett. 1977, 73, 144.
27. Clark, P. A.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 1108.
28. Graziani, M. T.; Morpurgo, L.; Rotilio, G.; Mondoví, B. FEBS Lett. 1976, 70, 87.
29. Morie-Bebel, M. M.; Morris, M. C.; Menzie, J. L.; McMillin, D. R. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 3677.
30. Klemens, A. S.; McMillin, D. R.; Tsang, H. T.; Penner-Hahn, J. E. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 6398.
31. Cole, J. L.; Ballou, D. P.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 8544.
32. Shin, W.; Sundaram, U. M.; Cole, J. L.; Zhang, H. H.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 3202.
33. Farver, O.; Goldberg, M.; Lancet, D.; Pecht, I. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1976, 73, 494.
34. Farver, O.; Frank, P.; Pecht, I. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1982, 108, 273.
35. Kau, L.-S.; Spira-Solomon, D. J.; Penner-Hahn, J. E.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 6433.
36. Hahn, J. E.; Co, M. S.; Spira, D. J.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1983, 112, 737.
37. Reinhammar, B. Biochim. Biophys. Acta 1970, 205, 35.
38. Reinhammar, B. Biochim. Biophys. Acta 1972, 275, 245.
39. Severns, J. C.; McMillin, D. R. Biochemistry 1990, 29, 8592.
40. Morie-Bebel, M. M.; Menzie, J. L.; McMillin, D. R. In Biol. Inorg. Copper Chemistry, Proceedings of Conference on Copper Coordination Chemistry, 2nd, Meeting Date 1984; Karlin, K. D., Zubieta, J., Eds.; Adenine Press: Guilderland, NY, 1986; Vol. 1, p 89.
41. Meadows, K. A.; Morie-Bebel, M. M.; McMillin, D. R. J. Inorg. Biochem. 1991, 41, 253.
42. Klemens, A. S.; McMillin, D. R. J. Inorg. Biochem. 1990, 38, 107.
43. Felsenfeld, G. Arch. Biochem. Biophys. 1960, 87, 247.
44. Carithers, R. P.; Palmer, G. J. Biol. Chem. 1981, 256, 7967.
45. Stern, E. A.; Heald, S. M. Rev. Sci. Instrum. 1979, 50, 1579.
46. Lytle, F. W.; Greegor, R. B.; Sandstrom, E. R.; Marques, E. C.; Wong, J.; Spiro, C. L.; Huffman, G. P.; Huggins, R. E. Nucl. Instrum. Methods 1984, 226, 542.
47. Cramer, S. P.; Hodgson, K. O.; Stiefel, E. I.; Newton, W. E. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 2748.
48. Cramer, S. P.; Hodgson, K. O. Prog, Inorg. Chem. 1979, 15, 1.
49. Scott, R. A. Methods Enzymol. 1985, 117, 414.
50. Starikova, Z. A.; Shugam, E. A. Zh. Struckt. Khim. 1969, 10, 290.
51. McFadden, D. L.; McPhail, A. T.; Garner, C. D.; Mabbs, F. E. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1976, 47.
52. Kitajima, N.; Fujisawa, K.; Fujimoto, C.; Moro-oka, Y.; Hashimoto, S.; Kitagawa. T.; Toriumi, K.; Tatsumi, K.; Nakamura, A. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 1277.
53. Penner-Hahn, J. E.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Spira, D. J.; Solomon, E. I. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1984, 119, 567.
54. 2 to the reduced type 3 T2D (deoxy T2D) derivative followed by dialysis.
55. LuBien, C. D.; Winkler, M. E.; Thamann, T. J.; Scott, R. A.; Co, M. S.; Hodgson, K. Q.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 7014.
56. Brändén, R.; Malmström, B. G.; Vänngård, T. Eur. J. Biochem. 1973, 36, 195.
57. Mahapatra, S.; Halfen, J. A.; Wilkinson, E. C.; Pan, G.; Wang, X.; Young, V. G.; Cramer, C. J.; Que, L.; Tolman, W. B. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 11555.
58. Mahadevan, V.; Hou, Z.; Cole, A. C.; Root, D. E.; Solomon, E. I.; Stack, T. D. P. J. Am. Chem. Soc., in press.
59. DuBois, J. L.; Mukherjee, P.; Collier, A. M.; Mayer, J. M.; Solomon, E. I.; Hedman, B.; Stack, T. D. P.; Hodgson, K. O. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 8578.
60. McGarvey, B. R. Transition Met. Chem. (N. Y.) 1966, 3, 89.
61. Wilcox, D. E.; Porras, A. G.; Hwang, Y. T.; Lerch, K.; Winkler, M. E.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 4015.
62. Tamilarasan, R.; McMillin, D. R. Biochem. J. 1989, 263, 425.
63. Companion, A. L.; Komarynsky, M. A. J. Chem. Educ. 1964, 41, 257.
64. Penfield, K. W.; Gay, R. R.; Himmelwright, R. S.; Eickman, N. C.; Norris, V. A.; Freeman, H. C.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 4382.
65. Hitchman, M. A.; Waite, T. D. Inorg. Chem. 1976, 15, 2150.
66. Brown, G. M.; Chidambaram, R. Acta Crystallogr. 1969, B25, 676.
67. Kitajima, N.; Fujisawa, K.; Moro-oka, Y.; Toriumi, K. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 8975.
68. Karlin, K. D.; Cruse, R. W.; Gultneh, Y.; Farooq, A.; Hayes, J. C.; Zubieta, J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 2668.
69. Pate, J. E.; Cruse, R. W.; Karlin, K. D.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 2624.
70. Karlin, K. D.; Ghosh, P.; Cruse, R. W.; Farooq, A.; Gultneh, Y.; Jacobson, R. R.; Blackburn, N. J.; Strange, R. W., Zubieta, J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 6769.
71. Ross, P. K.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 5871.
72. Cole, A. P.; Root, D. E.; Mukherjee, P.; Solomon, E. L; Stack, T. D. P. Science 1996, 273, 1848.
73. Ghosh, P.; Tyeklar, Z.; Karlin, K. D.; Jacobson, R. R.; Zubieta, J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 6889.
74. Mahroof-Tahir, M. Ph.D. Thesis, Johns Hopkins University, 1992.
75. Mahroof-Tahir, M.; Murthy, N. N.; Karlin, K. D.; Blackburn, N. J.; Shaikh, S. N.; Zubieta, J. Inorg. Chem. 1992, 31, 3001.
76. Reim, J.; Krebs, B. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1994, 33, 1969.
77. Sundaram, U. M.; Palmer, A. E.; Solomon, E. I. Unpublished results.
78. Lowery, M. D.; Guckert, J. A.; Gebhard, M. S.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 3012.
79. Sawyer, D. T. Oxygen Chemistry; Oxford University Press: New York, 1991.