Protein docking and gated electron-transfer reactions between zinc cytochrome c and the new plastocyanin from the fern Dryopteris crassirhizoma. Direct kinetic evidence for multiple binary complexes

Journal of the American Chemical Society

Volumn 122, Issue 6, 2000, Pages 1034-1046

  Pletneva, Ekaterina V ^a   Fulton, D Bruce ^a   Kohzuma, Takamitsu ^b   Kostić, Nenad M ^a  

^a IOWA STATE UNIVERSITY   (United States)

^b IBARAKI UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CYTOCHROME C OXIDASE; PLASTOCYANIN; ZINC;

ACIDITY; ARTICLE; COMPLEX FORMATION; ELECTRON TRANSPORT; FERN; IONIC STRENGTH; KINETICS; LIGHT; NONHUMAN; PROTEIN ANALYSIS; PROTON NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; REACTION TIME; SYSTEM ANALYSIS; TEMPERATURE SENSITIVITY; TITRIMETRY; VISCOSITY;

DRYOPTERIS CRASSIRHIZOMA;

EID: 0034673295     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja993353a     Document Type: Article

References (90)

1. Pettigrew, G. W.; Moore, G. R. Cytochromes c. Biological Aspects; Springer-Verlag: Berlin, 1987; Vol. XIV.
2. Moore, G. R.; Pettigrew, G. W. Cytochromes c. Evolutionary, Structural and Physicochemical Aspects; Springer-Verlag: Berlin, 1990.
3. Scott, R. A.; Mauk, A. G., Eds. Cytochrome c: A Multidisciplinary Approach; University Science Books: Sausalito, CA, 1996.
4. Sykes, A. G. Struct. Bonding 1991, 75, 177-244.
5. Gross, E. L. Photosynth. Res. 1993, 37, 103-116.
6. Sigfridsson, K. Photosynth. Res. 1998, 57, 1-28.
7. King, G. S.; Binstead, R. A.; Wright, P. E. Biochim. Biophys. Acta 1985, 806, 262-261.
8. Bagby, S.; Driscoll, P. C.; Goodall, K. G.; Redfield, C.; Hill, H. A. O. Eur. J. Biochem. 1990, 188, 413-420.
9. Ubbink, M.; Bendall, D. S. Biochemistry 1997, 36, 6326-6335.
10. Augustin, M. A.; Chapman, S. K.; Davies, D. M.; Sykes, A. G.; Speck, S. H.; Margoliash, E. J. Biol. Chem. 1983, 258, 6405-6409.
11. Crnogorac, M. M.; Shen, C.; Young, S.; Hansson, O.; Kostić, N. M. Biochemistry 1996, 35, 16465-16474.
12. Ivković-Jensen, M. M.; Kostić, N. M. Biochemistry 1996, 35, 15095-15106.
13. Ivković-Jensen, M. M.; Ullmann, G. M.; Young, S.; Hansson, O.; Crnogorac, M. M.; Ejdebäck, M.; Kostić, N. M. Biochemistry 1998, 37, 9557-9569.
14. Roberts, V. A.; Freeman, H. C.; Olson, A. J.; Tainer, J. A.; Getzoff, E. D. J. Biol. Chem. 1991, 226, 13431-13441.
15. Ullmann, G. M.; Kostić, N. M. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 4766-4774.
16. Zhou, J. S.; Kostić, N. M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 10796-10804.
17. Ivković-Jensen, M. M.; Kostić, N. M. Biochemistry 1997, 36, 8135-8144.
18. Ivković-Jensen, M. M.; Ullmann, G. M.; Crnogorac, M. M.; Ejdebäck, M.; Young, S.; Hansson, O.; Kostić, N. M. Biochemistry 1999, 38, 1589-1597.
19. Hoffman, B. M.; Ratner, M. A. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 6237-6243.
20. Brunschwig, B. S.; Sutin, N. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 7454-7465.
21. Davidson, V. L. Biochemistry 1996, 35, 14035-14039.
22. Nocek, J. M.; Zhou, J. S.; De Forest, S.; Priyadarshy, S.; Beratan, D. N.; Onuchic, J. N.; Hoffman, B. M. Chem. Rev. 1996, 96, 2459-2489.
23. Lowery, M. D.; Guckert, J. A.; Gebhard, M. S.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 3012-3013.
24. Kyritsis, P.; Lundberg, L. G.; Nordling, M.; Vängard, T.; Young, S.; Tomkinson, N. P.; Sykes, A. G. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1991, 8, 1441-1442.
25. Qin, L.; Kostić, N. M. Biochemistry 1996, 35, 3379-3386.
26. Zhou, J. S.; Kostić, N. M. Biochemistry 1992, 31, 7543-7550.
27. Peerey, L. M.; Kostić, N. M. Biochemistry 1989, 28, 1861-1868.
28. Peerey, L. M.; Brothers, H. M., II.; Hazzard, J. T.; Tollin, G.; Kostić, N. M. Biochemistry 1991, 30, 9297-9304.
29. Meyer, T. E.; Zhao, C. G.; Cusanovich, M. A.; Tollin, G. Biochemistry 1993, 32, 4552-4559.
30. Modi, S.; He, S.; Gray, J. C.; Bendall, D. S. Biochim. Biophys. Acta 1992, 1101, 64-68.
31. Kohzuma, T.; Inoue, T.; Yoshizaki, F.; Sasakawa, Y.; Onodera, K.; Nagatomo, S.; Kitagawa, T.; Uzawa, S.; Isobe, Y.; Sugimura, Y.; Gotowda, M.; Kai, Y. J. Biol. Chem. 1999, 274, 11817-11823.
32. Anni, H.; Vanderkooi, J. M.; Mayne, L. Biochemistry 1995, 34, 5744-5753.
33. Angiolillo, P. J.; Vanderkooi, J. M. Biophys. J. 1995, 68, 2505-2518.
34. Ye, S.; Shen, C.; Cotton, T. M.; Kostić, N. M. J. Inorg. Biochem. 1997, 65, 219-226.
35. Vanderkooi, J. M.; Adar, F.; Erecińska, M. Eur. J. Biochem. 1976, 64, 381-387.
36. Vanderkooi, J. M.; Landesberg, R.; Hayden, G. W.; Owen, C. S. Eur. J. Biochem. 1977, 81, 339-347.
37. Erecińska, M.; Vanderkooi, J. M. Methods Enzymol. 1978, 53, 165.
38. Zhou, J. S.; Kostić, N. M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 6067-6073.
39. Zhou, J. S.; Kostić, N. M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 7040-7042.
40. Zhou, J. S.; Kostić, N. M. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3562-3563.
41. Kostić, N. M. Dynamic Aspects of Electron-Transfer Reactions in Metalloprotein Complexes; Pittman, C. U., Ed.; Plenum: New York, 1996; pp 491-500.
42. Nocek, J. M.; Stemp, E. D. A.; Finnegan, M. G.; Koshy, T. I.; Johnson, M. K.; Margoliash, E.; Mauk, A. G.; Smith, M.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 6822-6831.
43. Willie, A.; Stayton, P. S.; Sugar, S. G.; Durham, B.; Millett, F. Biochemistry 1992, 31, 7237-7242.
44. McLendon, G.; Zhang, Q.; Wallin, S. A.; Miller, R. M.; Billestone, W.; Spears, K. G.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 3665.
45. Harris, T. K.; Davidson, V. L.; Chen, L.; Mathews, F. S.; Xia, Z.-X. Biochemistry 1994, 33, 12600-12608.
46. Mauk, M. R.; Ferrer, J. C.; Mauk, A. G. Biochemistry 1994, 33, 12609.
47. Nocek, J. M.; Sishta, B. P.; Cameron, J. C.; Mauk, A. G.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 2146-2155.
48. Stemp, E. D. A.; Hoffman, B. M. Biochemistry 1993, 32, 10848-10865.
49. Zhou, J. S.; Hoffman, B. M. Science 1994, 265, 1693-1696.
50. Zhou, J. S.; Tran, S. T.; McLendon, G.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 269-277.
51. Weast, R. C., Ed. CRC Handbook of Chemistry and Physics; CRC Press: Boca Raton, FL, 1986; p D-232.
52. McMillin, D. R.; Rosenberg, R. C.; Gray, H. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1974, 71, 4760.
53. Rihter, B. D.; Kenney, M. E.; Ford, W. E.; Rodgers, M. A. J. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8146.
54. van Leeuwen, J. W. Biochim. Biophys. Acta 1983, 743, 408-421.
55. Rush, J. D.; Levine, F.; Koppenol, W. H. Biochemistry 1988, 27, 5876.
56. Brooks, B. R.; Bruccoleri, R. E.; Olafson, B. D.; States, D. J.; Swaminathan, S.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1983, 4, 187.
57. MacKerell, A. D., Jr.; Bashford, D.; Bellott, M.; Dunbrack, R. L., Jr.; Evanseck, J. D.; Field, M. J.; Fischer, S.; Gao, J.; Guo, H.; Ha, S.; Joseph-McCarthy, D.; Kuchnir, L.; Kuczera, K.; Lau, F. T. K.; Mattos, C.; Michnick, S.; Ngo, T.; Nguyen, D. T.; Prodhom, B.; Reiher, W. E., III; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiorkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. 1998, 102, 3586.
58. Ullmann, G. M.; Knapp, E.-W.; Kostić, N. M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 42-52.
59. Förster, T. Modern Quantum Chemistry; Sinanoǧlu, O., Ed.; Academic Press: New York, 1965; Part III, p 93.
60. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta 1985, 811, 265-322.
61. Zhou, J. S.; Kostić, N. M. Biochemistry 1993, 32, 4539-4546.
62. Espenson, J. H., Ed. Chemical Kinetics and Reaction Mechanisms, 2nd ed.; McGraw-Hill: New York, 1995.
63. app.
64. Brothers, H. M., II; Zhou, J. S.; Kostić, N. M. J. Inorg. Organomet. Polym. 1993, 3, 59-76.
65. Cheng, J.; Zhou, J. S.; Kostić, N. M. Inorg. Chem. 1994, 33, 1600-1606.
66. Davidson, V. L.; Jones, L. H. Biochemistry 1995, 34, 1238.
67. Dixon, D. W.; Hong, X.; Woehler, S. E. Biophys. J. 1989, 56, 339-351.
68. Sokerina, E. V.; Ullmann, G. M.; van Pouderoyen, G.; Canters, G. W.; Kostić, N. M. J. Inorg. Biol. Chem. 1999, 4, 111-121.
69. Hazzard, J. T.; Moench, S. J.; Erman, J. E.; Satterlee, J. D.; Tollin, G. Biochemistry 1988, 27, 2002-2008.
70. Hazzard, J. T.; Rong, S.-Y.; Tollin, G. Biochemistry 1991, 30, 213-222.
71. Frauenfelder, H.; Sligar, S. G.; Wolynes, P. G. Science 1991, 254, 1598-1603.
72. Hervás, M.; De la Rosa, M.; Tollin, G. Eur. J. Biochem. 1992, 203, 115-120.
73. Hervás, M.; Navarro, J. A.; Tollin, G. Photochem. Photobiol. 1992, 56, 319-324.
74. Walker, M. C.; Pueyo, J. J.; Navarro, J. A.; Gomez-Moreno, C.; Tollin, G. Arch. Biochem. Biophys. 1991, 287, 351-358.
75. Medina, M.; Hervás, M.; Navarro, J. A.; De la Rosa, M. A.; Gomez-Moreno, C.; Tollin, G. FEBS Lett. 1993, 313, 239-242.
76. Meyer, T. E.; Rivera, M.; Walker, F. A.; Mauk, M. R.; Mauk, A. G.; Cusanovich, M. A.; Tollin, G. Biochemistry 1993, 32, 622-627.
77. Nocek, J. M.; Zhou, J. S.; Hoffman, B. M. J. Electroanal. Chem. 1997, 438, 55-60.
78. Here we refer to the time scale of kinetic experiments, on which the binary complexes exchange slowly and the ternary complex exchanges rapidly. In the Results section, we referred to the time scale of NMR measurements, on which both binary and ternary complexes exchange rapidly.
79. Moore, G. R.; Cox, M. C.; Crowe, D.; Osborne, M. J.; Mauk, A. G.; Wilson, M. T. In Nuclear Magnetic Resonance of Paramagnetic Macromolecules; La Mar, G. N., Ed.; NATO ASI Series, Series C, Vol. 457; Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, 1994; pp 95-122.
80. Modi, S.; Nordling, M.; Lundberg, L. G.; Hansson, Ö.; Bendall, D. S. Biochim. Biophys. Acta 1992, 1102, 85-90.
81. Palma, P. N.; Moura, I.; LeGall, J.; Van Beeumen, J.; Wampler, J. E.; Moura, J. J. G. Biochemistry 1994, 33, 6394-6407.
82. Khoshtariya, D. E.; Hammerstad-Pedersen, J. M.; Ulstrup, J. Biochim. Biophys. Acta 1991, 1076, 359.
83. McLendon, G.; Hake, R. Chem. Rev. 1992, 92, 481.
84. Simmons, J.; McLendon, G.; Qiao, T. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 4889.
85. Harris, T. K.; Davidson, V. L. Biochemistry 1993, 32, 14145.
86. Brooks, H. B.; Davidson, V. L. Biochemistry 1994, 33, 5696.
87. Kostić, N. M. Met. Ions Biol. Syst. 1991, 27, 129-182.
88. Guss, J. M.; Freeman, H. C. J. Mol. Biol. 1983, 169, 521-563.
89. Qin, L.; Kostić, N. M. Biochemistry 1993, 32, 6073-6080.
90. Willing, A. H.; Georgiadis, M. M.; Rees, D. C.; Howard, J. B. J. Biol. Chem. 1989, 264, 8499-8503.