Mechanism of the six-electron reduction of nitrite to ammonia by cytochrome c nitrite reductase

Journal of the American Chemical Society

Volumn 124, Issue 39, 2002, Pages 11737-11745

  Einsle, Oliver ^a,b   Messerschmidt, Albrecht ^a   Huber, Robert ^a   Kroneck, Peter M H ^c   Neese, Frank ^c,d  

^a MAX PLANCK INSTITUTE OF BIOCHEMISTRY   (Germany)

^b HOWARD HUGHES MEDICAL INSTITUTE   (United States)

^c UNIVERSITY OF KONSTANZ   (Germany)

^d MAX PLANCK INSTITUTE FOR CHEMICAL ENERGY CONVERSION   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

PROTONATION;

AMMONIA; CATALYSIS; CRYSTALLOGRAPHY; HYDROGEN BONDS; REDUCTION;

ENZYMES;

AMMONIA; HEME; HYDROXYLAMINE; IRON; NITRIC OXIDE; NITRITE; REDUCED NICOTINAMIDE ADENINE DINUCLEOTIDE DEHYDROGENASE;

ARTICLE; CHEMICAL BINDING; ELECTRON; ENZYME ACTIVE SITE; ENZYME MECHANISM; HYDROGEN BOND; MOLECULAR INTERACTION; PROTON TRANSPORT; REACTION ANALYSIS; REDUCTION; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

AMMONIA; BINDING SITES; CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; CYTOCHROMES A1; CYTOCHROMES C1; ENZYME STABILITY; FERRIC COMPOUNDS; FERROUS COMPOUNDS; MODELS, MOLECULAR; NITRATE REDUCTASES; NITRITES; OXIDATION-REDUCTION; PROTEIN CONFORMATION; WOLINELLA;

EID: 0037010002     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja0206487     Document Type: Article

References (74)

1. Cole, J. A.; Brown, C. M. FEMS Microbiol. Lett. 1980, 7, 65-72.
2. Berks, B. C.; Richardson, D. J.; Reilly, A.; Willis, A. C.; Ferguson, S. J. Biochem. J. 1995, 309, 983-992.
3. Crane, B. R.; Siegel, L. M.; Getzoff, E. D. Science 1995, 270, 59-67.
4. Einsle, O.; Messerschmidt, A.; Stach, P.; Bourenkov, G. P.; Bartunik, H. D.; Huber, R.; Kroneck, P. M. H. Nature 1999, 400, 476-480.
5. Einsle, O.; Stach, P.; Messerschmidt, A.; Simon, J.; Kröger, A.; Huber, R.; Kroneck, P. M. H. J. Biol. Chem. 2000, 275, 39608-39616.
6. Stach, P.; Einsle, O.; Schumacher, W.; Kurun, E.; Kroneck, P. M. H. J. Inorg. Biochem. 2000, 79, 381-385.
7. Solomon, E. I.; Lowery, M. D. Science 1993, 259, 1575.
8. Siegbahn, P. E. M.; Blomberg, M. R. A. Chem. Rev. 2000, 100, 421-437.
9. Schumacher, W.; Hole, U.; Kroneck, P. M. H. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1994, 205, 911-916.
10. Brünger, A. T.; Adams, P. D.; Clore, G. M.; Delano, W. L.; Gros, P.; Grosse Kunstleve, R. W.; Jiang, J. S.; Kuszewski, J.; Nilges, M.; Pannu, N. S.; Read, R. J.; Rice, L. M.; Simonson, T.; Warren, G. L. Acta Crystallogr., Sect. D 1998, 54, 905-921.
11. Jones, T. A.; Zou, J.-Y.; Cowan, S. W.; Kjelgaard, M. Acta Crystallogr., Sect. A 1991, 47, 110-119.
12. Ahlrichs, R.; Bär, M.; Baron, H. P.; Bauernschmitt, R.; Böcker, S.; Ehrig, M.; Eichkom, K.; Elliott, S.; Furche, F.; Haase, F.; Häser, M.; Horn, H.; Huber, C.; Huniar, U.; Kattanek, M.; Kölmel, C.; Kollwitz, M.; May, K.; Ochsenfeld, C.; Ohm, H.; Schäfer, A.; Schneider, U.; Treutler, O.; von Arnim, M.; Weigend, F.; Weis, P.; Weiss, H. TurboMole 5.2; University of Karlsruhe: Karlsruhe, Germany, 2000.
13. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098.
14. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822.
15. Schäfer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571-2577.
16. Schäfer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829.
17. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1372.
18. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
19. Lee, A. M.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
20. Neese, F. ORCA 2.1, revision 72, may 2001 ed.; Max-Planck-Institut für Strahlenchemie: Mülheim, Germany, 2001.
21. Godbout, N.; Salahub, D. R.; Andzelm, J.; Wimmer, E. Can. J. Chem. 1992, 70, 560-571.
22. Simon, J.; Gross, R.; Einsle, O.; Kroneck, P. M. H.; Kröger, A.; Klimmek, O. Mol. Microbiol. 2000, 35, 686-696.
23. Simon, J.; Pisa, R.; Stein, T.; Eichler, R.; Klimmek, O.; Gross, R. Eur. J. Biochem. 2001, 268, 5776-5782.
24. Fülöp, V.; Watmough, N. J.; Ferguson, S. J. Adv. Inorg. Chem. 2001, 51, 163-204.
25. Williams, P. A.; Fülöp, V.; Garman, E. F.; Saunders, N. F. W.; Ferguson, S. J.; Hajdu, J. Nature 1997, 389, 406-412.
26. Crane, B. R.; Siegel, L. M.; Getzoff, E. D. Biochemistry 1997, 36, 12120-12137.
27. Murphy, M. E.; Turley, S.; Adman, E. T. J. Biol. Chem. 1997, 272, 28455-28460.
28. Finnegan, M. G.; Lappin, A. G.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 1990, 29, 181-185.
29. Munro, O. Q.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 1998, 37, 2308-2316.
30. Nasri, H.; Ellison, M. K.; Chen, S. X.; Huynh, B. H.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6274-6283.
31. Nasri, H.; Ellison, M. K.; Krebs, C.; Huynh, B. H.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10795-10804.
32. Nasri, H.; Wang, Y.; Huynh, B. H.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 717-719.
33. Ranghino, G.; Scorza, E.; Sjögren, T.; Williams, P. A.; Ricci, M.; Hajdu, J. Biochemistry 2000, 39, 10958-10966.
34. Siegbahn, P. E. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 8417-8429.
35. Enemark, J. H.; Feltham, R. D. Coord. Chem. Rev. 1974, 13, 339-406.
36. Stach, P. Dissertation. Mathematisch-Naturwissenschaftliche Sektion, Universität Konstanz, Konstanz, Germany, 2001.
37. Matthews, B. W.; Sigler, P. B.; Henderson, R.; Blow, D. M. Nature 1967, 214, 652-656.
38. Barley, M. H.; Takeuchi, K. J.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 5876-5885.
39. Atkins, P. W. General Chemistry; Scientific American Books: New York, 1989.
40. Sharma, V. S.; Traylor, T. G.; Gardiner, R. Biochemistry 1987, 26, 3837-3843.
41. Traylor, T. G.; Sharma, V. S. Biochemistry 1992, 31, 2847-2849.
42. Ellison, M. K.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7404-7405.
43. Ellison, M. K.; Schulz, C. E.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 2001, 40, 1402.
44. Ellison, M. K.; Schulz, C. E.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 2000, 39, 5102-5110.
45. Wade, R. S.; Castro, C. E. Chem. Res. Toxicol. 1990, 3, 289-291.
46. Gwost, D.; Caulton, K. G. Inorg. Chem. 1973, 12, 2095-2099.
47. Vangberg, T.; Bocian, D. F.; Ghosh, A. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 526-530.
48. Scheidt, W. R.; Lee, Y. J.; Geiger, D. K.; Taylor, K.; Hatano, K. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 3367-3374.
49. Ellison, M. K.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5210-5219.
50. Ellison, M. K.; Schulz, C. E.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 1999, 38, 100-108.
51. Richter-Addo, G. B.; Wheeler, R. A.; Hixson, C. A.; Chen, L.; Khan, M. A.; Ellison, M. K.; Schulz, C. E.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6314-6326.
52. Wyllie, G. R. A.; Scheidt, W. R. Chem. Rev. 2002, 102, 1067-1090.
53. Ding, X. D.; Weichsel, A.; Andersen, J. F.; Shokhireva, T. K.; Balfour, C. A.; Pierik, A.; Averill, B. A.; Montfort, W. R.; Walker, F. A. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 128-138.
54. Weichsel, A.; Andersen, J. F.; Robert, S. A.; Montfort, W. R. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 551-554.
55. Roberts, S. A.; Weichsel, A.; Qiu, Y.; Shelnutt, J. A.; Walker, F. A.; Montfort, W. R. Biochemistry 2001, 40, 11327-11337.
56. Andersen, J. F.; Weichsel, A.; Balfour, C. A.; Champagne, D. E.; Montfort, W. R. Structure 1998, 6, 1315-1327.
57. Olson, L. W.; Schaeper, D.; Lancon, D.; Kadish, K. M. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 2042-2044.
58. Patchkovskii, S.; Ziegler, T. Inorg. Chem. 2000, 39, 5354-5364.
59. Wondimagegn, T.; Ghosh, A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5680-5683.
60. Rovira, C.; Kunc, K.; Hutter, J.; Ballone, P.; Parinello, M. Int. J. Quantum Chem. 1998, 69, 31-35.
61. Kerr, J. A. Handbook of Chemistry and Physics, 77th ed.; Chemical Rubber Company: Cleveland, OH, 1996.
62. Blomberg, M. A.; Siegbahn, P. E. M.; Styring, S.; Babcock, G. T.; Akermark, B.; Korall, P. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 8285-8282.
63. Allen, J. W. A.; Watmough, N. J.; Ferguson, S. J. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 885-888.
64. Hauser, C.; Glaser, T.; Bill, E.; Weyhermüller, T.; Wieghardt, K. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4352-4365.
65. Lin, R.; Farmer, P. J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2393-2394.
66. Bonner, F. T.; Pearsall, K. A. Inorg. Chem. 1982, 21, 1973-1978.
67. Murphy, W. R.; Takeuchi, K. J.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 5817-5819.
68. Murphy, W. R.; Takeuchi, K.; Barley, M. H.; Meyer, T. J. Inorg. Chem. 1986, 25, 1041-1053.
69. Barley, M. H.; Takeuchi, K.; Murphy, W. R.; Meyer, T. J. J. Chem. Soc., Chem. Comm, 1985, 507-508.
70. Barley, M. H.; Rhodes, M. R.; Meyer, T. J. Inorg. Chem. 1987, 26, 1746-1750.
71. Wieghardt, K. Adv. Inorg. Bioinorg. Mech. 1984, 3, 213-274.
72. Kim, Y. O.; Goff, H. M. Inorg. Chem. 1990, 29, 3907-3908.
73. Walker, F. A. Personal communication.
74. Einsle, O.; Stach. P.; Messerschmidt, A.; Klimmek, O.; Simon, J.; Kröger. A.; Kroneck, P. M. H. Acta Crystallogr., Sect. D 2002, 58. 341-342.