Loop-directed mutagenesis of the blue copper protein amicyanin from Paracoccus versutus and its effect on the structure and the activity of the type-1 copper site

Journal of the American Chemical Society

Volumn 122, Issue 2, 2000, Pages 204-211

  Buning, Christian ^a,c   Canters, Gerard W ^a   Comba, Peter ^a,c   Dennison, Christopher ^a,d   Jeuken, Lars ^a   Melter, Michael ^a,c   Sanders Loehr, Joann ^b  

^a LEIDEN UNIVERSITY   (Netherlands)

^b OREGON HEALTH AND SCIENCE UNIVERSITY   (United States)

^c UNIVERSITY OF HEIDELBERG   (Germany)

^d NEWCASTLE UNIVERSITY   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMICYANIN; COPPER;

ARTICLE; CARBOXY TERMINAL SEQUENCE; ELECTRON TRANSPORT; NONHUMAN; PARACOCCUS VERSUTUS; PROTEIN ANALYSIS; PROTEIN BINDING; PROTEIN FOLDING; SITE DIRECTED MUTAGENESIS; STRUCTURE ACTIVITY RELATION;

PARACOCCUS AERUGINOSA; PARACOCCUS AUREOFACIENS; PARACOCCUS NIGRA; PARACOCCUS VERSUTUS;

EID: 0033977211     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja992796b     Document Type: Article

References (96)

1. Adman, E. T. Adv. Protein Chem. 1991, 42, 144-197.
2. Romero, A.; Nar, H.; Huber, R.; Messerschmidt, A.; Kalverda, A. P.; Canters, G. W.; Durley, R.; Mathews, P. S. J. Mol. Biol. 1994, 236, 1196-1211.
3. (a) Nar, H.; Messerschmidt, A.; Huber, R.; van de Kamp, M.; Canters, G. W. J. Mol. Biol. 1991, 221, 765-772.
4. (b) Baker, E. N. J. Mol. Biol. 1988, 203, 1071-1095.
5. Ducros, V.; Brzozowski, A. M.; Wilson, K. S.; Brown, S. H.; Ostergaard, P.; Schneider, P.; Yaver, D. S.; Pedersen, A. H.; Davies, G. J. Nat. Struct. Biol. 1998, 5, 310-316.
6. Messerschmidt, A. Adv. Inorg. Chem. 1993, 40, 121-185.
7. Zaitseva, I.; Zaitseva, V.; Acrol, G.; Moshrov, K.; Bax, B.; Ralph, A.; Windley, Z. P. J. Biol. Inorg. Chem. 1996, 1, 15-23.
8. Murphy, M. E. P.; Turley, S.; Adman, E. T. J Biol. Chem. 1997, 272, 28455-28460.
9. Adman, E. T.; Godden, J. W.; Turley, S. J. Biol. Chem. 1995, 270, 27458-27474.
10. Inoue, T.; Gotowda, M.; Deligeer; Kataoka, K.; Yamaguchi, K.; Suzuki, S.; Watanabe, H.; Gohow, M.; Kai, Y. J. Biochem. 1998, 124, 876-879.
11. Dodd, F. E.; Van Beeumen, J.; Eady, R. R.; Hasnain, S. S. J. Mol. Biol. 1998, 282, 369-382.
12. (a) Tsukihara, T.; Aoyama, H.; Yamashita, E.; Tomizaki, T.; Yamaguchi, H.; ShinzawaItoh, K.; Nakashima, R.; Yaono, R.; Yoshikawa, S. Science 1996, 272, 1136-1144.
13. (b) Blackburn, N. J.; deVries, S.; Barr, M. E.; Houser, R. P.; Tolman, W. B.; Sanders, D.; Fee, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6135-6143.
14. (c) Iwata, S.; Ostermeier, C.; Ludwig, B.; Michel, H. Nature 1995, 376, 660-669.
15. (d) Wilmanns, M.; Nappalainen, P.; Kelly, M.; Sauer-Erikson, E.; Saraste, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 11955-11959.
16. Williams, R. J. P. Eur. J. Biochem. 1995, 234, 363-381.
17. Malmström, B. G. Eur. J. Biochem. 1994, 223, 711-718.
18. Pauling, L. Nature 1948, 161, 707-709.
19. Lumry, R.; Eyring, H. J. Phys. Chem. 1954, 58, 110-120.
20. Vallee, B. L.; Williams, R. J. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1968, 59, 498-505.
21. Dennison, C.; Vijgenboom, E.; Hagen, W. R.; Canters, G. W. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7406-7407.
22. Dennison, C.; Vijgenboom, E.; de Vries, S.; van der Oost, J.; Canters, G. W. FEBS Lett. 1995, 365, 92-94.
23. Hay, M.; Richards, J. H.; Lu, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 95, 461-464.
24. (a) Dennison, C.; Kohzuma, T.; McFarlane, W.; Suzuki, S.; Sykes, G. A. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1994, 581-582.
25. (b) Dennison, C.; Kohzuma, T.; McFarlane, W.; Suzuki, S.; Sykes, G. A. Inorg. Chem. 1994, 33, 3299-3305.
26. Vakoufari, E.; Wilson, K. S.; Petratos, K. FEBS Lett. 1994, 347, 203-206.
27. Markley, J. L.; Ulrich, E. I.; Berg, S. P.; Krogmann, D. W. Biochemistry 1975, 14, 4428-4433.
28. Guss, J. M.; Harrowell, P. R.; Murata, M.; Norris, V. A.; Freeman, H. C. J. Mol. Biol. 1986, 192, 361-387.
29. Lommen, A.; Canters, G. W. J. Biol. Chem. 1990, 265, 2768-2774.
30. Sykes, A. G. Adv. Inorg. Chem. 1991, 36, 377-408.
31. Jackman, M. P.; Sinclair-Day, J. D.; Sisley, M. J.; Sykes, A. G.; Denys, L. A.; Wright, P. E. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 6443-6449.
32. Kalverda, A. P.; Wymenga, S. S.; Lommen, A.; van de Ven, F. J.; Hilbers, C. W.; Canters, G. W. J. Mol. Biol. 1994, 240, 358-371.
33. Guss, J. M.; Bartunik, H. D.; Freeman, H. C. Acta Crystallogr. B 1992, 48, 790-811.
34. Adman, E. T.; Jensen, L. H. Isr. J. Chem. 1981, 21, 8-12.
35. Petratos, K.; Dauter, Z.; Wilson, K. S. Acta Crystallogr. B 1988, 44, 628-636.
36. Deng, W. P.; Nickoloff, J. A. Anal. Biochem. 1992, 260, 81-88.
37. Kalverda, A. P.; Salgado, J.; Dennison, C.; Canters, G. W. Biochemistry 1996, 35, 3085-3092.
38. WIN-EPR SimFonia, GmbH.; Version 1.25; Copyright 1994-1996.
39. Hagen, W. R. Advanced Electron Paramagnetic Resonance Spectral Simulator, Main program KOPER, version 3.11 (960102); Copyright W. R. Hagen 910116. All rights reserved. 1991.
40. (a) Leigh, J. S., Jr. J. Magn. Reson. 1971, 4, 308-311.
41. (b) Johnston, E. R.; Grant, D. M. J. Magn. Reson. 1982, 47, 282-291.
42. (c) Groeneveld, C. M.; Canters, G. W. J. Biol. Chem. 1988, 203, 167-173.
43. Hagen, W. R. Eur. J. Biochem. 1980, 182, 523-530.
44. van de Kamp, M.; Silvestrini, M. C.; Brunori, M.; van Beeumen, J.; Hali, F. C.; Canters, G. W. Eur. J. Biochem. 1990, 194, 109-118.
45. Goldberg, M.; Pecht, I. Biochemistry 1976, 15, 4197-4208.
46. Han, J.; Loehr, T. M.; Lu, Y.; Valentine, J. S.; Averill, B. A.; Sanders-Loehr, J. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 4256-4263.
47. Hoitink, C. W.; Canters, G. W. J. Biol. Chem. 1992, 20, 13836-13842.
48. Dong, S.; Ybe, J. A.; Hecht, M. H.; Spiro, T. G. Biochemistry 1999, 38, 3379-3385.
49. LaCroix, L. B.; Shadle, S. E.; Wang, Y. N.; Averill, B. A.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7755-7768.
50. Pierloot, K.; De, K. J.; Ryde, U.; Olsson, M. H. M.; Roos, B. O. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 13156-13166.
51. Han, J.; Adman, E. T.; Beppu, T.; Codd, R.; Freeman, H. C.; Huq, L.; Loehr, T.; Sanders-Loehr, J. Biochemistry 1991, 30, 10904-10913.
52. den Blaauwen, T.; Hoitink, C. W.; Canters, G. W.; Han, J.; Loehr, T. M.; Sanders-Loehr, J. J. Biochem. 1993, 32, 12455-12464.
53. Andrew, C. R.; Yeom, H.; Valentine, J. S.; Karlsson, B. G.; Bonander, N.; van Pouderoyen, G.; Canters, G. W.; Loehr, T. M.; Sanders-Loehr, J. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 11489-11498.
54. (a) Danielsen, E.; Bauer, R.; Hemmingsen, L.; Bjerrum, M. J.; Butz, T.; Troger, W.; Canters, G. W.; den Blaauwen, T.; van Pouderoyen, G. Eur. J. Biochem. 1995, 233, 554-560.
55. (b) den Blaauwen, T.; van de Kamp, M.; Canters, G. W. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 5050-5052.
56. (c) den Blaauwen, T.; Canters, G. W. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 1121-1129.
57. (d) van Pouderoyen, G.; den Blaauwen, T.; Reedijk, J.; Canters, G. W. Biochemistry 1996, 35, 13205-13211.
58. (e) van Pouderoyen, G.; Andrew, C. R.; Loehr, T. M.; Sanders-Loehr, J.; Mazumdar, S.; Allen, H.; Hill, H. A. O.; Canters, G. W. Biochemistry 1996, 35, 1397-1407.
59. (f) Regan, J. J.; DiBilio, A. J.; Winkler, J. R.; Richards, J. H.; Gray, H. B. Inorg. Chim. Acta 1998, 276, 470-480.
60. (g) Vila, A. J.; Ramirez, B. E.; DiBilio, A. J.; Mizoguchi, T. J.; Richard, J. H.; Gray, H. B. Inorg. Chem. 1997, 36, 4567-4570.
61. (h) Germanas, J. P.; DiBilio, A. J.; Gray, H. B.; Richards, J. H. Biochemistry 1993, 32, 7698-7702.
62. (i) Danielsen, E.; Kroes, S. J.; Canters, G. W.; Hemmingsen, L.; Singh, K.; Messerschmidt, A. Eur. J. Biochem. 1997, 250, 249-259.
63. (j) Kroes, S. J.; Hoitink, C. G.; Andrew, C. R.; Ai, J. Y.; Sanders-Loehr, J.; Messerschmidt, A.; Hagen, W. R.; Canters, G. W. Eur. J. Biochem. 1996, 240, 342-351.
64. (k) Salgado, J.; Jimenez, H. R.; Moratal, J. M.; Kroes, S.; Warmerdam, G. W.; Canters, G. W. Biochemistry 1996, 35, 1810-1819.
65. (l) Salgado, J.; Kroes, S. J.; Berg, A.; Moratal, J. M.; Canters, G. W. J. Biol. Chem. 1998, 273, 177-185.
66. (m) Bonander, N.; Karlsson, B. G.; Vanngard, R. Biochemistry 1996, 35, 2429-2436.
67. (n) Strange, R. W.; Murphy, L. M.; Karlsson, B. G.; Reinhammar, B.; Hasnain, S. S. Biochemistry 1996, 35, 16391-16398.
68. (o) Karlsson, B. G.; Tsai, L. C.; Nar, H.; Sanders-Loehr, J.; Bonander, N.; Langer, V.; Sjolin, L. Biochemistry 1997, 36, 6-4089-4095.
69. (p) Hammann, C.; van Pouderoyen, G.; Nar, H.; Gomis, R. F.; Messerschmidt, A.; Huber, R.; den Blaauwen, T.; Canters, G. W. J. Mol. Biol. 1997, 266, 357-366.
70. (q) Messerschmidt, A.; Prade, L.; Kroes, S. J.; Sanders-Loehr, J.; Huber, R.; Canters, G. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 3443-3448.
71. Churg, A. K.; Warshel, A. Biochemistry 1986, 25, 1675-1681.
72. DiBilio, A. J.; Chang, T. K.; Malmström, B. G.; Gray, H. B.; Karlsson, B. G.; Nordling, M.; Pascher, T.; Lundberg, L. G. Inorg. Chim. Acta 1992, 198-200, 145-148.
73. Libeu, C. A. P.; Kukimoto, M.; Nishiyama, M.; Horinouchi, S.; Adman, E. T. Biochemistry 1997, 36, 13160-13179.
74. Canters. G. W.; Dennison, C. Biochimie 1995, 77, 506-515.
75. (a) Farver, O.; Skov, L. K.; Gilardi, G.; van Pouderoyen, G.; Canters, G. W.; Wherland, S.; Pecht, I. Chem. Phys. 1996, 204, 271-277.
76. (b) DiBilio, A. J.; Dennison, C.; Gray, H. B.; Ramirez, B. E.; Sykes, A. G.; Winkler, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 7551-7556.
77. (a) Gibrey, B. R.; Mulholland, S. E.; Rabenal, F.; Dutton, S. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 15041-15046.
78. (b) Mulholland, S. E.; Gibrey, B. R.; Rabenal, F.; Dutton, P. L. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 10296-10302.
79. (a) Winkler, J. R.; Wittung-Stafhede, P.; Leckner, J.; Malmström, B. G.; Gray, H. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 4246-4249.
80. (b) Wittung-Stafhede, P.; Hill, M. G.; Gomez, E.; Di Bilio, A. J.; Karlsson, B. G.; Leckner, J.; Winkler, J. R.; Gray, H. B.; Malmström, B. G. J. Biol. Inorg. Chem. 1998, 3, 367-370.
81. Chen, L.; Durley, R.; Poliks, B. J.; Hamada, K.; Chen, Z.; Mathews, F. S.; Davidson, J. L.; Satow, Y.; Huizinga, E.; Vellieux, F. M. D.; Hol, W. G. J. Biochemistry 1992, 31, 4959-4964.
82. Brooks, H. B.; Davidson, V. L. Biochemistry 1994, 33, 5696-5701.
83. Ubbink, M.; Ejdeback, M.; Karlsson, B. G.; Bendall, D. S. Structure 1998, 6, 323-335.
84. Kukimoto, M.; Nishiyama, M.; Ohnuki, T.; Turley, S.; Adman, E. T.; Horinouchi, S.; Beppu, T. Protein Eng. 1995, 8, 153-158.
85. van Pouderoyen, G.; Mazumdar, S.; Hunt, N. I.; Hill, H. A. O.; Canters, G. W. Eur. J. Biochem. 1994, 222, 583-588.
86. van Houwelingen, T.; Canters, G. W.; Stobbelaar, G.; Duine, J. A.; Frank, J.; Tsugita, A. Eur. J. Biochem. 1985, 153, 75-80.
87. Sykes, A. G. Struct. Bonding 1990, 75, 175-224.
88. Reference deleted in press.
89. Reference deleted in press.
90. van de Kamp, M.; Silvestrini, M. C.; Brunori, M.; van Beeumen, J.; Hali, F. C.; Canters, G. C. Eur. J. Biochem. 1990, 194, 109-118.
91. van de Kamp, M.; Canters, G. W.; Andrew, C. R.; Sanders-Loehr, J.; Bender, C. J.; Peisach, J. Eur. J. Biochem. 1993, 218, 229-238.
92. Groeneveld, M.; Aasa, R.; Reinhammer, B.; Canters, G. W. J. Inorg. Biochem. 1987, 31, 143-154.
93. Kohzuma, T.; Dennison, C.; McFarlane, W.; Nakashimal, S.; Kitagawa, T.; Inoue, T.; Kai, Y.; Nishio, N.; Shidara, S.; Suzuki, S.; Sykes, G. J. Biol. Chem. 1995, 270, 25733-25738.
94. Dennison, C.; Kohzuma, T.; McFarlane, W.; Suzuki, S.; Sykes, A. G. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1994, 437-443.
95. Zumft, P.; Gotzmann, D. J.; Kroneck, P. M. H. Eur. J. Biochem. 1987, 168, 301-307.
96. Kukimoto, M.; Nishiyama, M.; Murphy, M. E. P.; Turley, S.; Adman, E. T.; Horinouchi, S.; Beppu, T. Biochemistry 1994, 33, 5246-5252.