Solid-state NMR, crystallographic and density functional theory investigation of Fe-CO and Fe-CO analogue metalloporphyrins and metalloproteins

Journal of the American Chemical Society

Volumn 121, Issue 16, 1999, Pages 3818-3828

  Salzmann, Renzo ^a   McMahon, Michael T ^a   Godbout, Nathalie ^a   Sanders, Lori K ^a   Wojdelski, Mark ^a   Oldfield, Eric ^a  

^a UNIVERSITY OF ILLINOIS AT URBANA CHAMPAIGN   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

1 METHYLIMIDAZOLE; 2,3,7,8,12,13,17,18 OCTAETHYLPORPHYRINATE; 5,10,15,20 TETRAPHENYLPORHYRINATE; COPPER; IRON; METAL COMPLEX; METALLOPORPHYRIN; METALLOPROTEIN; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE IMAGING; PROTEIN ANALYSIS; PROTEIN BINDING; PROTEIN STRUCTURE; PROTEIN SYNTHESIS; X RAY DIFFRACTION;

EID: 0033611947     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja9832818     Document Type: Article

References (68)

1. Pauling, L.; Coryell, C. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1936, 22, 210-216.
2. Pauling, L. Nature 1964, 203, 182-183.
3. Weiss, J. J. Nature 1964, 203, 182-183.
4. 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, 6769-6770. Collman, J. P.; Gagne, R. R.; Reed, C. A.; Robinson, W. T.; Rodley, G. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1974, 71, 1326-1329.
5. 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, 6769-6770. Collman, J. P.; Gagne, R. R.; Reed, C. A.; Robinson, W. T.; Rodley, G. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1974, 71, 1326-1329.
6. Sage, J. T. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 537-543.
7. Slebodnick, C.; Ibers, J. A. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 521-525.
8. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 531-536.
9. Spiro, T. G.; Kozlowski, P. M. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 516-520.
10. Spiro, T. G.; Kozlowski, P. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4524-4525.
11. Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 544-552.
12. Kuriyan, J.; Wilz, S.; Karplus, M.; Petsko, G. A. J. Mol. Biol. 1986, 192, 133-154. Stryer, L. Biochemistry, W. H. Freeman and Co.: New York, 1995.
13. Kuriyan, J.; Wilz, S.; Karplus, M.; Petsko, G. A. J. Mol. Biol. 1986, 192, 133-154. Stryer, L. Biochemistry, W. H. Freeman and Co.: New York, 1995.
14. Phillips, S. E. V.; Schoenborn, B. P. Nature 1981, 292, 81-82.
15. Nagai, K.; Luisi, B.; Shih, D.; Miyazaki, G.; Imai, K.; Poyart, C.; DeYoung, A.; Kwiatkowsky, L.; Noble, R. W.; Lin, S.-H.; Yu, N.-T. Nature 1987, 329, 858-860.
16. Springer, B. A.; Sligar, S. G.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. Chem. Rev. 1994, 94, 699-714.
17. Shaanan, B. J. Mol. Biol. 1983, 171, 31-59.
18. Ray, G. B.; Li, X.-Y.; Ibers, J. A.; Sessler, J. L.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 162-176.
19. Salzmann, R.; Ziegler, C. J.; Godbout, N.; McMahon, M.; Suslick, K. S.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 11323-11334.
20. Godbout, N.; Havlin, R.; Salzmann, R.; Debrunner, P. G.; Oldfield, E. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 2342-2350.
21. Havlin, R. H.; Godbout, N.; Salzmann, R.; Wojdelski, M.; Arnold, W.; Schulz, C. E.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 3144-3151.
22. McMahon, M. T.; deDios, A. C.; Godbout, N.; Salzmann, R.; Laws, D. D.; Le, H.; Havlin, R. H.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4784-4797.
23. Johnson, K. A.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. J. Mol. Biol. 1989, 207, 459-463. Johnson, K. A. Thesis, Rice University, 1993. Eich, R. F.; Li, T.; Lemon, D. D.; Doherty, D. H.; Curry, S. R.; Aitken, J. F.; Mathews, A. J.; Johnson, K. A.; Smith, R. D.; Phillips, G. N., Jr.; Olson, J. S. Biochemistry 1996, 35, 6976-6983.
24. Johnson, K. A.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. J. Mol. Biol. 1989, 207, 459-463. Johnson, K. A. Thesis, Rice University, 1993. Eich, R. F.; Li, T.; Lemon, D. D.; Doherty, D. H.; Curry, S. R.; Aitken, J. F.; Mathews, A. J.; Johnson, K. A.; Smith, R. D.; Phillips, G. N., Jr.; Olson, J. S. Biochemistry 1996, 35, 6976-6983.
25. Johnson, K. A.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. J. Mol. Biol. 1989, 207, 459-463. Johnson, K. A. Thesis, Rice University, 1993. Eich, R. F.; Li, T.; Lemon, D. D.; Doherty, D. H.; Curry, S. R.; Aitken, J. F.; Mathews, A. J.; Johnson, K. A.; Smith, R. D.; Phillips, G. N., Jr.; Olson, J. S. Biochemistry 1996, 35, 6976-6983.
26. Johnson, K. A.; Olson, J. S.; Smith, R. D.; Phillips, G. N., Jr. Protein Data Bank in Crystallographic Databases - Information Content, Software Systems, Scientific Applications; Data Commission of the International Union of Crystallography; file nos. 101m, 103m, 104m, 105m, 106m, 107m, 108m, 109m, 110m, 111m, 112m, 2hbc, 2hd, 2hbe, 2hbf, 2mya, 2myb, 2myc, 2myd, and 2mye.
27. Godbout, N.; Sanders, L. K.; Salzmann, R.; Havlin, R. H.; Wodjelski, M.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 3829.
28. Sparks, L. D.; Medforth, C. J.; Park, M.-S.; Chamberlain, J. R.; Ondrias, M. R.; Senge, M. O.; Smith, K. M.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 581-592. Munro, O. Q.; Bradley, J. C.; Hancock, R. D.; Marques, H. M.; Marsicano, F.; Wade, P. W. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 7218-7230. Scheidt, W. R.; Lee, Y. J. Struct. Bonding (Berlin), 1987, 64, 1-70.
29. Sparks, L. D.; Medforth, C. J.; Park, M.-S.; Chamberlain, J. R.; Ondrias, M. R.; Senge, M. O.; Smith, K. M.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 581-592. Munro, O. Q.; Bradley, J. C.; Hancock, R. D.; Marques, H. M.; Marsicano, F.; Wade, P. W. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 7218-7230. Scheidt, W. R.; Lee, Y. J. Struct. Bonding (Berlin), 1987, 64, 1-70.
30. Sparks, L. D.; Medforth, C. J.; Park, M.-S.; Chamberlain, J. R.; Ondrias, M. R.; Senge, M. O.; Smith, K. M.; Shelnutt, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 581-592. Munro, O. Q.; Bradley, J. C.; Hancock, R. D.; Marques, H. M.; Marsicano, F.; Wade, P. W. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 7218-7230. Scheidt, W. R.; Lee, Y. J. Struct. Bonding (Berlin), 1987, 64, 1-70.
31. Mims, M. P.; Olson, J. S.; Russu, I. M.; Miura, S.; Cede, T. E.; Ho, C. J. Biol. Chem. 1983, 258, 6125-6134.
32. Jackson, H. L.; McKusick, B. C. In Organic Synthesis; Cairns, T. L., Cason, J., Johnson, W. S., Leonard, N. J., Newman, M. S., Price, C. C., Sheehan, J. C., Eds.; John Wiley & Sons: New York, 1955; Vol. 35, pp 62-64.
33. deDios, A. C.; Earle, E. M. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 8132-8134.
34. Strich, A.; Veillard, A. Theor. Chim. Acta 1981, 60, 379-383.
35. Jewsbury, P.; Yamamoto, S.; Minato, T.; Saito, M.; Kitagawa T. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 11586-11587. Jewsbury, P.; Yamamoto, S.; Minato, T.; Saito, M.; Kitagawa, T. J. Phys. Chem. 1995, 99, 12677-12685.
36. Jewsbury, P.; Yamamoto, S.; Minato, T.; Saito, M.; Kitagawa T. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 11586-11587. Jewsbury, P.; Yamamoto, S.; Minato, T.; Saito, M.; Kitagawa, T. J. Phys. Chem. 1995, 99, 12677-12685.
37. Vangberg, T.; Bocian, D. F.; Ghosh, A. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 526-530. Ghosh, A.; Bocian, D. F. J. Phys. Chem. 1996, 100, 6363-6367.
38. Vangberg, T.; Bocian, D. F.; Ghosh, A. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 526-530. Ghosh, A.; Bocian, D. F. J. Phys. Chem. 1996, 100, 6363-6367.
39. Malkin, V. G.; Malkina, O. L.; Casida, M. E.; Salahub, D. R. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 5898-5908. Salahub, D. R. In Theoretical and Computational Chemistry; Politzer, P., Seminario, J. M., Eds.; Elsevier: New York, 1995.
40. Malkin, V. G.; Malkina, O. L.; Casida, M. E.; Salahub, D. R. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 5898-5908. Salahub, D. R. In Theoretical and Computational Chemistry; Politzer, P., Seminario, J. M., Eds.; Elsevier: New York, 1995.
41. Kutzelnigg, W.; Fleischer, U.; Schindler M. In NMR-Basic Principles and Progress; Springer: Heidelberg, 1990; Vol. 28, p 1965.
42. Salahub, D. R.; Fournier, R.; Mlynarski, P.; Papai, I.; St.-Amant, A.; Ushio, J. In Density Functional Methods in Chemistry; Labanowski, J., Andzelm, J., Eds.; Springer: New York, 1991. St.-Amant, A.; Salahub, D. R. Chem. Phys. Lett. 1990, 169, 387-392.
43. Salahub, D. R.; Fournier, R.; Mlynarski, P.; Papai, I.; St.-Amant, A.; Ushio, J. In Density Functional Methods in Chemistry; Labanowski, J., Andzelm, J., Eds.; Springer: New York, 1991. St.-Amant, A.; Salahub, D. R. Chem. Phys. Lett. 1990, 169, 387-392.
44. Wachters, A. J. H. J. Chem. Phys. 1970, 52, 1033-1036. Wachters, A. J. H. IBM Technol. Rep. RJ584 1969.
45. Wachters, A. J. H. J. Chem. Phys. 1970, 52, 1033-1036. Wachters, A. J. H. IBM Technol. Rep. RJ584 1969.
46. Basis sets were obtained from the Extensible Computational Chemistry Environment Basis Set Database, Version 1.0, as developed and distributed by the Molecular Science Computing Facility, Environmental and Molecular Sciences Laboratory, which is part of the Pacific Northwest National Laboratory, P.O. Box 999, Richland, WA 99352, and is funded by the U.S. Department of Energy under contract DE-AC06-76RLO 1830. Contact David Feller, Karen Schuchardt, or Don Jones for further information.
47. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1992, 45, 13244-13249.
48. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Keith, T.; Petersson, G. A.; Montgomery, J. A.; Raghavachari, K.; Al-Laham, M. A.; Zakrzewski, V. G.; Oritz, J. V.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Peng, C. Y.; Ayala, P. Y.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Replogle, E. S.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Binkley, J. S.; Defrees, D. J.; Baker, J.; Stewart, J. P.; Head-Gordon, M.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian94, Revision C.2; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1995.
49. Chesnut, D. B.; Moore, K. D. J. Comput. Chem. 1989, 10, 648-659.
50. Salzmann, R.; Ziegler, C.; Suslick, K.; Oldfield, E., unpublished results.
51. Marchi, M.; Hutter, J.; Parrinello, M. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7847-7848. Rovira, C.; Kune, K.; Hutter, J.; Ballone, P.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 8914-8925.
52. Marchi, M.; Hutter, J.; Parrinello, M. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7847-7848. Rovira, C.; Kune, K.; Hutter, J.; Ballone, P.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 8914-8925.
53. Koritsánszky, T.; Flaig, R.; Zobel, D.; Krane, H.-G.; Morgenroth, W.; Luger, P. Science 1998, 279, 356-358.
54. Flaig, R.; Koritsanszky, T.; Zobel, D.; Luger, P. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2227-2238.
55. Coppens, P. X-ray Charge Densities and Chemical Bonding; Oxford University Press: New York, 1997.
56. Bader, R. F. W. Atoms in Molecules. A Quantum Theory; Clarendon Press: Oxford, 1990.
57. Herzfeld, J.; Berger, A. J. Chem. Phys. 1980, 73, 6021-6030.
58. Havlin, R. H.; McMahon, M.; Srinivasan, R.; Le, H.; Oldfield, E. J. Phys. Chem. 1997, 101, 8908-8913.
59. Morishima, I.; Hayashi, T.; Inubushi, T.; Yonezawa, T.; Uemura, S. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1979, 483-485.
60. Mansuy, D.; Lallemand, J.-Y.; Chottard, J.-C.; Cendrier, B.; Gacon, G.; Wajcman, H. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1976, 70, 595-599. Dill, K.; Satterlee, J. D.; Richards, J. H. Biochemistry 1978, 17, 4291-4297. Stetzkowski, F.; Banerjee, R.; Lallemand, J.-Y.; Cendrier, B.; Mansuy, D. Biochimie 1980, 62, 795-801.
61. Mansuy, D.; Lallemand, J.-Y.; Chottard, J.-C.; Cendrier, B.; Gacon, G.; Wajcman, H. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1976, 70, 595-599. Dill, K.; Satterlee, J. D.; Richards, J. H. Biochemistry 1978, 17, 4291-4297. Stetzkowski, F.; Banerjee, R.; Lallemand, J.-Y.; Cendrier, B.; Mansuy, D. Biochimie 1980, 62, 795-801.
62. Mansuy, D.; Lallemand, J.-Y.; Chottard, J.-C.; Cendrier, B.; Gacon, G.; Wajcman, H. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1976, 70, 595-599. Dill, K.; Satterlee, J. D.; Richards, J. H. Biochemistry 1978, 17, 4291-4297. Stetzkowski, F.; Banerjee, R.; Lallemand, J.-Y.; Cendrier, B.; Mansuy, D. Biochimie 1980, 62, 795-801.
63. Peng, S.-M.; Ibers, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 8032-8036.
64. Little, R. G.; Ibers, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 8583-8590. Slebodnick, C.; Seok, W. K.; Kim, K.; Ibers, J. A. Inorg. Chim. Acta 1996, 243, 57-65.
65. Little, R. G.; Ibers, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 8583-8590. Slebodnick, C.; Seok, W. K.; Kim, K.; Ibers, J. A. Inorg. Chim. Acta 1996, 243, 57-65.
66. Jameson, K. I.; Jameson, C. J. Chem. Phys. Lett. 1987, 134, 461-466.
67. Jameson, C. J.; Jameson, A. K.; Oppusunggu, D.; Willie, S.; Burrell, M.; Mason, J. J. Chem. Phys. 1981, 74, 81-88.
68. Wasylishen, R. E.; Mooibroek, S.; Macdonald, J. B. J. Chem. Phys. 1984, 81, 1057-1059.