Molybdenum nitrogenases: A crystallographic and mechanistic view

Metals Ions in Biological System: Molybdenum and Tungsten: Their Roles in Biological Processes

Volumn 39, Issue , 2002, Pages 75-119

  Lawson, David M ^a   Smith, Barry E ^a  

^a JOHN INNES CENTRE   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

MOLYBDENUM IRON PROTEIN; NITROGENASE;

BINDING SITE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; CRYSTALLOGRAPHY; METABOLISM; PROTEIN CONFORMATION; REVIEW;

BINDING SITES; CRYSTALLOGRAPHY; MODELS, MOLECULAR; MOLYBDOFERREDOXIN; NITROGENASE; PROTEIN CONFORMATION;

EID: 0036364863     PISSN: None     EISSN: None     Source Type: Book    
DOI: 10.1201/9780203909331     Document Type: Chapter

References (132)

1. J. B. Howard and D. C. Rees, Chem. Rev., 96, 2965-2982 (1996).
2. B. K. Burgess and D. J. Lowe, Chem. Rev., 96, 2983-3011 (1996).
3. B. E. Smith, in Advances in Inorganic Chemistry (A. G. Sykes and R. Cammack, eds.), Vol. 47, Academic Press, New York, 1999, pp. 159-218.
4. B. E. Smith, D. J. Lowe, and R. C. Bray, Biochem. J., 130, 641-643 (1972).
5. B. E. Smith, D. J. Lowe, and R. C. Bray, Biochem. J., 135, 331-341 (1973).
6. W. H. Orme-Johnson, W. D. Hamilton, T. L. Jones, M. Y. Tso, R. H. Burris, V. K. Shah, and W. J. Brill, Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 69, 3142-3145 (1972).
7. B. E. Smith and G. Lang, Biochem. J., 137, 169-180 (1974).
8. P. E. Bishop, R. Premakumar, D. R. Dean, M. R. Jacobson, J. R. Chisnell, T. M. Rizzo, and J. Kopczynski, Science, 232, 92-94 (1986).
9. P. E. Bishop, M. Hawkins, and R. R. Eady, Biochem. J., 238, 437-442 (1986).
10. R. R. Eady, Chem. Rev., 96, 3013-3030 (1996).
11. R. R. Eady, in Vanadium and Its Role in Life (H. Sigel and A. Sigel, eds.), Vol. 31 of Metal Ions in Biological Systems, Marcel Dekker, New York, 1995, pp. 363-405.
12. S. I. Waugh, D. M. Paulsen, P. V. Mylona, R. H. Maynard, R. Premakumar, and P. E. Bishop, J. Bacteriol., 177, 1505-1510 (1995).
13. R. R. Eady, R. L. Robson, T. H. Richardson, R. W. Miller, and M. Hawkins, Biochem. J., 244, 197-207 (1987).
14. J. M. Arber, B. R. Dobson, R. R. Eady, P. Stevens, S. S. Hasnain, C. D. Garner, and B. E. Smith, Nature, 325, 372-374 (1987).
15. G. N. George, C. L. Coyle, B. J. Hales, and S. P. Cramer, J. Am. Chem. Soc, 110, 4057-4059 (1988).
16. J. Chen, J. Christiansen, R. C. Tittsworth, B. J. Hales, S. J. George, D. Coucouvanis, and S. P. Cramer, J. Am. Chem. Soc, 115, 5509-5515 (1993).
17. J. M. Arber, B. R. Dobson, R. R. Eady, S. S. Hasnain, C. D. Garner, T. Matsushita, M. Nomura, and B. E. Smith, Biochem. J., 258, 733-737 (1989).
18. N. Ravi, V. Moore, S. G. Lloyd, B. J. Hales, and B. H. Huynh, J. Biol. Chem., 269, 20920-20924 (1994).
19. B. J. Hales, E. E. Case, J. E. Morningstar, M. F. Dzeda, and L. A. Mauterer, Biochemistry, 25, 7251-7255 (1986).
20. M. J. Dilworth and R. R. Eady, Biochem. J., 277, 465-468 (1991).
21. B. E. Smith, R. R. Eady, D. J. Lowe, and C. Gormal, Biochem. J., 250, 299-302 (1988).
22. J. R. Chisnell, R. Premakumar, and P. E. Bishop, J. Bacteriol., 170, 27-33 (1988).
23. R. Davis, L. Lehman, R. Petrovieh, V. K. Shah, G. P. Roberts, and P. W. Ludden, J. Bacteriol, 178, 1445-1450 (1996).
24. K. Schneider, U. Gollan, M. Drottboom, S. Selsemeier Voigt, and A. Muller, Eur. J. Biochem., 244, 789-800 (1997).
25. M. Ribbe, D. Gadkari, and O. Meyer, J. Biol Chem., 272, 26627-26633 (1997).
26. J. Kim and D. C. Rees, Nature, 360, 553-560 (1992).
27. J. T. Bolin, N. Campobasso, S. W. Muchmore, T. V. Morgan, and L. E. Mortenson in Molybdenum Enzymes, Cofactors and Model Systems (E. I. Stiefel, D. Coucouvanis, and W. E. Newton, eds.) of ACS Symposium Series 535, American Chemical Society, Washington, D.C., 1993, pp. 186-195.
28. J. W. Peters, M. H. B. Stowell, S. M. Soltis, M. G. Finnegan, M. K. Johnson, and D. C. Rees, Biochemistry, 36, 1181-1187 (1997).
29. S. M. Mayer, D. M. Lawson, C. A. Gormal, S. M. Roe, and B. E. Smith, J. Mol. Biol, 292, 871-891 (1999).
30. J. Kim and D. C. Rees, Biochemistry, 33, 389-397 (1994).
31. D. J. Lowe, K. Fisher, and R. N. F. Thorneley, Biochem. J., 292, 93-98 (1993).
32. W. N. Lanzilotta and L. C. Seefeldt, Biochemistry, 35, 16770-16776 (1996).
33. L. Ma, M. A. Brosius, and B. K. Burgess, J. Biol. Chem., 271, 10528-10532 (1996).
34. D. R. Dean, R. A. Setterquist, K. E. Brigle, D. J. Scott, N. F. Laird, and W. E. Newton, Mol. Microbiol, 4, 1505-1512 (1990).
35. H. M. Kent, M. Baines, C. Gormal, B. E. Smith, and M. Buck, Mol. Microbiol, 4, 1497-1504 (1990).
36. H. M. Kent, I. Ioannidis, C. Gormal, B. E. Smith, and M. Buck, Biochem. J., 264, 257-264 (1989).
37. D. Govezensky and A. Zamir, J. Bacteriol, 171, 5729-5735 (1989).
38. T. R. Hoover, J. Imperial, P. W. Ludden, and V. K. Shah, Biochemistry, 28, 2768-2771 (1989).
39. H. B. Gray and J. R. Winkler, Annu. Rev. Biochem., 65, 537-561 (1996).
40. E. Münck, H. Rhodes, W. H. Orme-Johnson, L. C. Davis, W. J. Brill, and V. K. Shah, Biochim. Biophys. Acta., 400, 32-53 (1975).
41. B. E. Smith, M. J. O’Donnell, G. Lang, and K. Spartalian, Biochem. J., 191, 449-455 (1980).
42. R. C. Tittsworth and B. J. Hales, J. Am. Chem. Soc, 115, 9763-9767 (1993).
43. J. H. Spee, A. F. Arendsen, H. Wassink, S. J. Marritt, W. R. Hägen, and H. Haaker, FEBS Lett., 432, 55-58 (1998).
44. A. J. Pierik, H. Wassink, H. Haaker, and W. R. Hägen, Eur. J. Biochem., 212, 51-61 (1993).
45. M. J. O’Donnell and B. E. Smith, Biochem. J., 173, 831-839 (1978).
46. W. R. Hagen, H. Wassink, R. R. Eady, B. E. Smith, and H. Haaker, Eur. J. Biochem., 169, 457-465 (1987).
47. J. L. Schlessman, D. Woo, L. Joshua Tor, J. B. Howard, and D. C. Rees, J. Mol. Biol., 280, 669-685 (1998).
48. S. B. Jang, L. C. Seefeldt, and J. W. Peters, Biochemistry, 39, 14745-14752 (2000).
49. G. L. Anderson and J. B. Howard, Biochemistry, 23, 2118-2122 (1984).
50. P. Strop, P. M. Takahara, H. J. Chiu, H. C. Angove, B. K. Burgess, and D. C. Rees, Biochemistry, 40, 651-656 (2001).
51. M. M. Georgiadis, H. Komiya, P. Chakrabarti, D. Woo, J. J. Kornuc, and D. C. Rees, Science, 257, 1653-1659 (1992).
52. E. F. Pai, U. Krengel, G. A. Petsko, R. S. Goody, W. Kabseh, and A. Wittinghofer, EMBO J., 9, 2351-2359 (1990).
53. R. N. F. Thorneley and D. J. Lowe, in Molybdenum Enzymes (T. G. Spiro, ed.), Wiley, New York, 1985, pp. 221-284.
54. M. G. Duyvis, H. Wassink, and H. Haaker, Biochemistry, 37, 17345-17354. (1998).
55. D. J. Lowe, in Nitrogen Fixation: Fundamentals and Applications (I. A. Tikhonovich, N. A. Provorov, V. I. Romanov, and W. E. Newton, eds.), Kluwer Academic, Dordrecht, 1995, pp. 103-108.
56. C. J. Pickett, J. Bioinorg. Chem., 1, 601-606 (1996).
57. D. J. Evans, R. A. Henderson, and B. E. Smith, in Bioinorganic Catalysis (J. Reedijk and E. Bouwman, eds.), Marcel Dekker, New York, 1999, pp. 153-207.
58. K. Fisher, D. J. Lowe, and R. N. F. Thorneley, Biochem. J., 279, 81-85 (1991).
59. G. D. Watt and K. R. N. Reddy, J. Inorg. Biochem., 53, 281-294 (1994).
60. J. A. Erickson, A. C. Nyborg, J. L. Johnson, S. M. Truscott, A. Gunn, F. R. Nordmeyer, and G. D. Watt, Biochemistry, 38, 14279-14285 (1999).
61. S. J. Yoo, H. C. Angove, B. K. Burgess, E. Munck, and J. Peterson, J. Am. Chem. Soc, 120, 9704-9705 (1998).
62. S. Y. Druzhinin, L. A. Syrtsova, A. M. Uzenskaja, and G. I. Likhtenstein, Biochem. J., 290, 627-631 (1993).
63. L. A. Syrtsova, V. A. Nadtochenko, N. N. Denisov, E. A. Timofeeva, N. I. Shkondina, and V. Y. Gak, Biochemistry (Moscow), 65, 1145-1152 (2000).
64. J. L. Johnson, A. C. Nyborg, P. E. Wilson, A. M. Tolley, F. R. Nordmeyer, and G. D. Watt, Biochim. Biophys. Acta, 1543, 36-46 (2000).
65. J. L. Johnson, A. C. Nyborg, P. E. Wilson, A. M. Tolley, F. R. Nordmeyer, and G. D. Watt, Biochim. Biophys. Acta, 1543, 24-35 (2000).
66. S. Maritano, S. A. Fairhurst, and R. R. Eady, J. Bioinorg. Chem, 6, 590-600 (2001).
67. K. A. Renner and J. B. Howard, Biochemistry, 35, 5353-5358 (1996).
68. M. G. Duyvis, H. Wassink, and H. Haaker, FEBS Lett., 380, 233-236 (1996).
69. H. Schindelin, C. Kisker, J. L. Schlessman, J. B. Howard, and D. C. Rees, Nature, 387, 370-376 (1997).
70. J. G. Grossman, S. S. Hasnain, F. K. Yousafzai, B. E. Smith, and R. R. Eady, J. Mol. Biol., 266, 642-648 (1997).
71. M. J. Ryle and L. C. Seefeldt, Biochemistry, 35, 4766-4775 (1996).
72. W. N. Lanzilotta, K. Fisher, and L. C. Seefeldt, Biochemistry, 35, 7188-7196 (1996).
73. H. J. Chiu, J. W. Peters, W. N. Lanzilotta, M. J. Ryle, L. C. Seefeldt, J. B. Howard, and D. C. Rees, Biochemistry, 40, 641-650 (2001).
74. N. Gavini and B. K. Burgess, J. Biol. Chem., 267, 21179-21186 (1992).
75. E. H. Bursey and B. K. Burgess, J. Biol. Chem., 273, 29678-29685 (1998).
76. V. K. Shah and W. J. Brill, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74, 3249-3253 (1977).
77. P. A. McLean and R. A. Dixon, Nature, 292, 655-656 (1981).
78. T. R. Hawkes, P. A. McLean, and B. E. Smith, Biochem. J., 217, 317-321 (1984).
79. L. M. Zheng, R. H. White, and D. R. Dean, J. Bacteriol., 179, 5963-5966 (1997).
80. J. Liang, M. Madden, V. K. Shah, and R. H. Burris, Biochemistry, 29, 8577-8581 (1990).
81. R. M. Allen, R. Chatterjee, M. S. Madden, P. W. Ludden, and V. K. Shah, Crit. Rev. Biotechnol, 14, 225-249 (1994).
82. D. N. Pham and B. K. Burgess, Biochemistry, 32, 13725-13731 (1993).
83. D. J. Lowe, R. R. Eady, and R. N. F. Thorneley, Biochem. J., 173, 277-290 (1978).
84. T. R. Hawkes, D. J. Lowe, and B. E. Smith, Biochem. J., 211, 495-497 (1983).
85. M. G. Yates and D. J. Lowe, FEBS Lett, 72, 121-126 (1976).
86. L. C. Davis, M. T. Henzl, R. H. Burris, and W. H. Orme-Johnson, Biochemistry, 18, 4860-4869 (1979).
87. R. C. Pollock, H. I. Lee, L. M. Cameron, V. J. Derose, B. J. Hales, W. H. Orme-Johnson, and B. M. Hoffman, J. Am. Chem. Soc, 117, 8686-8687 (1995).
88. H. I. Lee, L. M. Cameron, B. J. Hales, and B. M. Hoffman, J. Am. Chem. Soc, 119, 10121-10126 (1997).
89. P. D. Christie, H. I. Lee, L. M. Cameron, B. J. Hales, W. H. Orme-Johnson, and B. M. Hoffman, J. Am. Chem. Soc., 118, 8707-8709 (1996).
90. S. J. George, G. A. Ashby, C. W. Wharton, and R. N. F. Thorneley, J. Am. Chem. Soc, 119, 6450-6451 (1997).
91. R. N. F. Thorneley, G. A. Ashby, and S. J. George, in Nitrogen Fixation: From Molecules to Crop Productivity (F. O. Pedrosa, M. Hungria, G. Yates, and W. E. Newton, eds.), Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands, 2000, pp. 39-40.
92. J. Rawlings, V. K. Shah, J. R. Chisnell, W. J. Brill, R. Zimmermann, E. Munck, and W. H. Orme-Johnson, J. Biol. Chem., 253, 1001-1004 (1978).
93. I. Harvey, R. W. Strange, R. Schneider, C. A. Gormal, C. D. Garner, S. S. Hasnain, R. L. Richards, and B. E. Smith, Inorg. Chim. Acta, 276, 150-158 (1998).
94. S. K. Ibrahim, K. Vincent, C. A. Gormal, B. E. Smith, S. P. Best, and C. J. Pickett, Chem. Commun., 1019-1020 (1999).
95. A. J. M. Richards, D. J. Lowe, R. L. Richards, A. J. Thomson, and B. E. Smith, Biochem. J., 297, 373-378 (1994).
96. H. B. I. Liu, A. Filipponi, N. Gavini, B. K. Burgess, B. Hedman, A. Dicicco, C. R. Natoli, and K. O. Hodgson, J. Am. Chem. Soc, 116, 2418-2423 (1994).
97. S. D. Conradson, B. K. Burgess, S. A. Vaughn, A. L. Roe, B. Hedman, K. O. Hodgson, and R. H. Holm, J. Biol. Chem., 264, 15967-15974 (1989).
98. K. L. C. Gronberg, C. A. Gormal, B. E. Smith, and R. A. Henderson, Chem. Commun., 713-714 (1997).
99. W. E. Newton, S. F. Gheller, B. J. Feldman, W. R. Dunham, and F. A. Schultz, J. Biol. Chem., 264, 1924-1927 (1989).
100. T. LeGall, S. K. Ibrahim, C. A. Gormal, B. E. Smith, and C. J. Pickett, Chem. Commun., 773-774 (1999).
101. K. L. C. Gronberg, C. A. Gormal, M. C. Durrant, B. E. Smith, and R. A. Henderson, J. Am. Chem. Soc, 120, 10613-10621 (1998).
102. D. L. Hughes, S. K. Ibrahim, C. J. Pickett, G. Querne, A. Laouenan, J. Talarmin, A. Queiros, and A. Fonseca, Polyhedron, 13, 3341-3348 (1994).
103. T. A. Bazhenova, M. A. Bazhenova, G. N. Petrova, S. A. Mironova, and V. V. Strelets, Kinet. CataL, 41, 499-510 (2000).
104. T. A. Bazhenova, M. A. Bazhenova, G. N. Petrova, and A. E. Shilov, Kinet. CataL, 40, 851-852 (1999).
105. F. A. Schultz, S. F. Gheller, B. K. Burgess, S. Lough, and W. E. Newton, J. Am. Chem. Soc., 107, 5364-5368 (1985).
106. J. Shen, D. R. Dean, and W. E. Newton, Biochemistry, 36, 4884-4894 (1997).
107. D. J. Scott, H. D. May, W. E. Newton, K. E. Brigle, and D. R. Dean, Nature, 343, 188-190 (1990).
108. D. J. Scott, D. R. Dean, and W. E. Newton, J. Biol. Chem., 267, 20002-20010 (1992).
109. K. Fisher, M. J. Dilworth, C. H. Kim, and W. E. Newton, Biochemistry, 39, 10855-10865 (2000).
110. K. Fisher, M. J. Dilworth, and W. E. Newton, Biochemistry, 39, 15570-15577 (2000).
111. M. J. Dilworth, K. Fisher, C. H. Kim, and W. E. Newton, Biochemistry, 37, 17495-17505 (1998).
112. M. Sorlie, J. Christiansen, D. R. Dean, and B. J. Hales, J. Am. Chem. Soc, 121, 9457-9458 (1999).
113. H. I. Lee, M. Sorlie, J. Christiansen, R. T. Song, D. R. Dean, B. J. Hales, and B. M. Hoffman, J. Am. Chem. Soc, 122, 5582-5587 (2000).
114. C. H. Kim, W. E. Newton, and D. R. Dean, Biochemistry, 34, 2798-2808 (1995).
115. J. Christiansen, V. L. Cash, L. C. Seefeldt, and D. R. Dean, J. Biol. Chem., 275, 11459-11464 (2000).
116. J. Christiansen, L. C. Seefeldt, and D. R. Dean, J. Biol. Chem., 275, 36104-36107 (2000).
117. T. H. Rod and J. K. Norskov, J. Am. Chem. Soc, 122, 12751-12763 (2000).
118. H. B. Deng and R. Hoffmann, Angew. Chem., 32, 1062-1065 (1993).
119. S. J. Zhong and C. W. Liu, Polyhedron, 16, 653-661 (1997).
120. K. K. Stavrev and M. C. Zerner, Chem. A Eur. J., 2, 83-87 (1996).
121. K. K. Stavrev and M. C. Zerner, Theoret. Chem. Ace., 96, 141-145 (1997).
122. K. K. Stavrev and M. C. Zerner, Int. J. Quantum Chem., 70, 1159-1168 (1998).
123. I. G. Dance, Austral. J. Chem., 47, 979-990 (1994).
124. I. Dance, Chem. Commun., 165-166 (1997).
125. I. Dance, Chem. Commun., 523-530 (1998).
126. T. H. Rod, B. Hammer, and J. K. Norskov, Phys. Rev. Lett, 82, 4054-4057 (1999).
127. T. H. Rod, A. Logadottir, and J. K. Norskov, J. Chem. Phys., 112, 5343-5347 (2000).
128. P. E. M. Siegbahn, J. Westerberg, M. Svensson, and R. H. Crabtree, J. Phys. Chem. B, 102, 1615-1623 (1998).
129. F. Barriere, C. J. Pickett, and J. Talarmin, Polyhedron, 20, 27-36 (2001).
130. M. C. Durrant, lnorg. Chem. Commun., 4, 60-62 (2001).
131. P. J. Kraulis, J. Appl. Cryst, 24, 946-950 (1991).
132. E. A. Merritt and D. J. Bacon, Meth. Enzymol, 277, 505-524 (1997).