Probing the role of the trivalent metal in phosphate ester hydrolysis: Preparation and characterization of purple acid phosphatases containing Al(III)Zn(II) and In(III)Zn(II) active sites, including the first example of an active aluminum enzyme

Journal of the American Chemical Society

Volumn 121, Issue 28, 1999, Pages 6683-6689

  Merkx, Maarten ^a   Averill, Bruce A ^a  

^a UNIVERSITY OF AMSTERDAM   (Netherlands)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACID PHOSPHATASE; ALUMINUM; INDIUM; ORGANOPHOSPHATE; ZINC ION;

ARTICLE; CATALYSIS; ENZYME ACTIVE SITE; ENZYME MECHANISM; ENZYME SYNTHESIS; HYDROLYSIS; MOLECULAR INTERACTION;

EID: 0033591960     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja9837147     Document Type: Article

References (72)

1. Klabunde, T.; Krebs, B. Struct. Bonding 1997, 89, 177-198.
2. Wilcox, D. E. Chem. Rev. 1996, 96, 2435-2458.
3. Sträter, N.; Lipscomb, W. N.; Klabunde, T.; Krebs, B. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1996, 35, 2024-2055.
4. Keough, D. T.; Dionysius, D. A.; de Jersey, J.; Zerner, B. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1980, 94, 600-605.
5. Davis, J. C.; Averill, B. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1982, 79, 4623-4627.
6. Beck, J. L.; Keough, D. T.; de Jersey, J.; Zerner, B. Biochim. Biophys. Acta 1984, 791, 357-363.
7. David, S. S.; Que, L., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 6455-6463.
8. Merkx, M.; Averill, B. A. Biochemistry 1998, 37, 8490-8497.
9. Merkx, M.; Averill, B. A. Biochemistry 1998, 37, 11223-11231.
10. Beck, J. L.; de Jersey, J.; Zerner, B.; Hendrich, M. P.; Debrunner, P. G. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3317-3318.
11. Beck, J. L.; McArthur, M. J.; de Jersey, J.; Zerner, B. Inorg. Chim. Acta 1988, 153, 39-44.
12. Sträter, N.; Klabunde, T.; Tucker, P.; Witzel, H.; Krebs, B. Science 1995, 268, 1489-1492.
13. Klabunde, T.; Sträter, N.; Fröhlich, R.; Witzel, H.; Krebs, B. J. Mol. Biol. 1996, 259, 737-748.
14. Koonin, E. V. Protein Sci. 1994, 3, 356-368.
15. Zhuo, S.; Clemens, J. C.; Stones, R. L.; Dixon, J. E. J. Biol. Chem. 1994, 269, 26234-26238.
16. Barton, G. J.; Cohen, P. T. W.; Barford, D. Eur. J. Biochem. 1994, 220, 225-237.
17. Goldberg, J.; Huang, H.-B.; Kwon, Y.-G.; Greengard, P.; Nairn, A. C.; Kuriyan, J. Nature 1995, 376, 745-753.
18. Egloff, M. P.; Cohen, P. T. W.; Reinemer, P.; Barford, D. J. Mol. Biol. 1995, 254, 942-959.
19. Griffith, J. P.; Kim, J. L.; Kim, E. E.; Sintchak, M. D.; Thomson, J. A.; Fitzgibbon, M. J.; Fleming, M. A.; Caron, P. R.; Hsiao, K.; Navia, M. A. Cell 1995, 82, 507-522.
20. Kissinger, C. R.; Parge, H. E.; Knighton, D. R.; Lewis, C. T.; Pelletier, L. A.; Tempczyk, A.; Kalish, V. J.; Tucker, K. D.; Showalter, R. E.; Moomaw, E. W.; Gastinel, L. N.; Habuka, N.; Chen, X.; Maldonado, F.; Barker, J. E.; Bacquet, R.; Villafranca, J. E. Nature 1995, 378, 641-644.
21. Wang, X.; Culotta, V. C.; Klee, C. B. Nature 1996, 383, 434-437.
22. Rusnak, F.; Yu, L.; Mertz, P. J. Biol. Inorg. Chem. 1996, 1, 388-396.
23. Chu, Y.; Lee, E. Y. C.; Schlender, K. K. J. Biol. Chem. 1996, 271, 2574-2577.
24. Antanaitis, B. C.; Aisen, P.; Lilienthal, H. R.; Roberts, R. M.; Bazer, F. W. J. Biol. Chem. 1980, 255, 11204-11209.
25. Averill, B. A.; Davis, J. C.; Burman, S.; Zirino, T.; Sanders-Loehr, J.; Loehr, T. M.; Sage, J. T.; Debrunner, P. G. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3760-3767.
26. Debrunner, P. G.; Hendrich, M. P.; de Jersey, J.; Keough, D. T.; Sage, J. T.; Zerner, B. Biochim. Biophys. Acta 1983, 745, 103-106.
27. Cichutek, K.; Witzel, H.; Parak, F. Hyperfine Interact. 1988, 42, 885-888.
28. Sage, J. T.; Xia, Y.-M.; Debrunner, P. G.; Keough, D. T.; de Jersey, J.; Zerner, B. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 7239-7247.
29. Suerbaum, H.; Körner, M.; Witzel, H.; Althaus, E.; Mosel, B.-D.; Müller-Warmuth, W. Eur. J. Biochem. 1993, 214, 313-321.
30. Rodriguez, J. H.; Ok, H. N.; Xia, Y. M.; Debrunner, P. G.; Hinrichs, B. E.; Meyer, T.; Packard, N. H. J. Phys. Chem. 1996, 100, 6849-6862.
31. Gaber, B. P.; Sheridan, J. P.; Bazer, F. W.; Roberts, R. M. J. Biol. Chem. 1979, 254, 8340-8342.
32. Lauffer, R. B.; Antanaitis, B. C.; Aisen, P.; Que, L., Jr. J. Biol. Chem. 1993, 258, 14212-14218.
33. Scarrow, R. C.; Pyrz, J. W.; Que, L., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 657-665.
34. Wang, Z.; Ming, L.-J.; Que, L., Jr.; Vincent, J. B.; Crowder, M. W.; Averill, B. A. Biochemistry 1992, 31, 5263-5268.
35. Sinn, E.; O'Connor, C. J.; de Jersey, J.; Zerner, B. Inorg. Chim. Acta 1983, 78, L13-L15.
36. Day, E. P.; David, S. S.; Peterson, J.; Dunham, W. R.; Bonvoison, J. J.; Sands, R. H.; Que, L., Jr. J. Biol. Chem. 1988, 263, 15561-15567.
37. Gehring, S.; Fleischhauer, P.; Behlendorf, M.; Hüber, M.; Lorösch, J.; Haase, W.; Dietrich, M.; Witzel, H.; Löcke, R.; Krebs, B. Inorg. Chim. Acta 1996, 252, 13-17.
38. Yang, Y. S.; McCormick, J. M.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11832-11842.
39. Doi, K.; McCracken, J.; Peisach, J.; Aisen, P. J. Biol. Chem. 1988, 263, 5757-5763.
40. Kauzlarich, S. M.; Teo, B. K.; Zirino, T.; Burman, S.; Davis, J. C.; Averill, B. A. Inorg. Chem. 1986, 25, 2781-2785.
41. True, A. E.; Scarrow, R. C.; Randall, C. R.; Holz, R. C.; Que, L., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 4246-4255.
42. Wang, X.; Randall, C. R.; True, A. E.; Que, L., Jr. Biochemistry 1996, 35, 13946-13954.
43. Wang, X.; Que, L., Jr. Biochemistry 1998, 37, 7813-7821.
44. Mueller, E. G.; Crowder, M. W.; Averill, B. A.; Knowles, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 2974-2975.
45. Aquino, M. A. S.; Lim, J.-S.; Sykes, A. G. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1992, 2135-2136.
46. Aquino, M. A. S.; Lim, J.-S.; Sykes, A. G. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1994, 429-436.
47. Dietrich, M.; Münstermann, D.; Suerbaum, H.; Witzel, H. Eur. J. Biochem. 1991, 199, 105-113.
48. March, J. Advanced organic chemistry: reactions, mechanisms, and structure; Wiley-Interscience: New York, 1992; pp 534-542.
49. Wilkins, R. G. Kinetics and mechanism of reactions of transition metal complexes; VCH: Weinheim, 1991; pp 199-205.
50. Fraústo da Silva, J. J. R.; Williams, R. J. P. The biological chemistry of the elements: the inorganic chemistry of life; Oxford University Press: Oxford, 1991; pp 101-105.
51. Huang, W. J.; Jia, J.; Cummings, J.; Nelson, M.; Schneider, G.; Lindqvist, Y. Structure 1997, 5, 691-699.
52. Payne, M. S.; Wu, S. J.; Fallon, R. D.; Tudor, G.; Stieglitz, B.; Turner, I. M.; Nelson, M. J. Biochemistry 1997, 36, 5447-5454.
53. Que, L., Jr.; Ho, R. J. N. Chem. Rev. 1996, 96, 2607-2624.
54. Frazee, R. W.; Orville, A. M.; Dolbeare, K. B.; Yu, H.; Ohlendorf, D. H.; Lipscomb, J. D. Biochemistry 1998, 37, 2131-2144.
55. Martin, R. B. Metal Ions Biol. Syst. 1988, 24, 1-57.
56. Shannon, R. D. Acta Crystallogr. 1976, A32, 751-767.
57. Baes, C. F., Jr.; Mesmer, R. E. The hydrolysis of cations; Wiley-Interscience: New York, 1976.
58. Crumbliss, A. L.; Garrison, J. M. Comments Inorg. Chem. 1988, 8, 1-26.
59. Kowall, T.; Caravan, P.; Bourgeois, H.; Helm, L.; Rotzinger, F. P.; Merbach, A. E. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 6569-6577.
60. Kido, H.; Saito, K. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3187-3190.
61. Vincent, J. B.; Crowder, M. W.; Averill, B. A. Biochemistry 1991, 30, 3025-3034.
62. Pinkse, M. W. H.; Merkx, M.; Averill, B. A. Biochemistry, accepted for publication.
63. Baker, E. N., Lindley, P. F. J. Inorg. Biochem. 1992, 47, 147-160.
64. Anderson, B. F.; Baker, H. M.; Dodson, E. J.; Norris, G. E.; Rumball, S. V.; Waters, J. M.; Baker, E. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 1769-1773.
65. Bailey, S.; Evans, R. W.; Garratt, R. C.; Gorinsky, B.; Hasnain, S.; Horsburgh, C.; Jhoti, H.; Lindley, P. F.; Mydin, A.; Sarra, R.; Watson, J. L. Biochemistry 1988, 27, 5804-5812.
66. Li, H.; Sadler, P. J.; Sun, H. Eur. J. Biochem. 1996, 242, 387-393.
67. Harris, W. R.; Chen, Y.; Wein, K. Inorg. Chem. 1994, 33, 4991-4998.
68. Lippard, S. J.; Berg, J. M. Principles of bioinorganic chemistry; University Science Books: Mill Valley, CA, 1994; pp 28-31.
69. Kolski, G. B.; Plane, R. A. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94, 3740-3744.
70. Williams, R. J. P. Coord. Chem. Rev. 1996, 149, 1-9.
71. Macdonald, T. L.; Martin, R. B. Trends Biochem. Sci. 1988, 13, 15-19.
72. Hugi-Cleary, D.; Helm, L.; Merbach, A. E. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 4444-4450.