g tensor and spin density of the modified tyrosyl radical in galactose oxidase: A density functional study

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 107, Issue 1, 2003, Pages 331-337

  Kaupp, Martin ^a   Gress, Tobias ^a   Reviakine, Roman ^b   Malkina, Olga L ^b   Malkin, Vladimir G ^b  

^a UNIVERSITY OF WÜRZBURG   (Germany)

^b INSTITUTE OF CHEMISTRY   (Slovakia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COMPLEXATION; FREE RADICALS; HYDROGEN BONDS; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; TENSORS;

SPIN DENSITY;

ENZYMES;

EID: 0037426822     PISSN: 10895647     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp026596p     Document Type: Article

References (65)

1. See, for example, Stubbe, J.; van der Donk, W. A. Chem. Rev. 1998, 98, 705. Klinman, J. P. Chem. Rev. 1996, 96, 2541.
2. See, for example, Stubbe, J.; van der Donk, W. A. Chem. Rev. 1998, 98, 705. Klinman, J. P. Chem. Rev. 1996, 96, 2541.
3. Whittaker, J. W. In Metal Ions in Biological Systems; Sigel, H., Sigel, A., Eds.; Marcel Dekker: New York, 1994; Vol. 30, pp 315-359.
4. Whittaker, M. M.; Whittaker, J. W. J. Biol. Chem. 1988, 263, 6074.
5. Whittaker, M. M.; Whittaker, J. W. J. Biol. Chem. 1990, 265, 9610.
6. Babcock, G. T.; El-Deeb, M. K.; Sandusky, P. O.; Whittaker, M. M.; Whittaker, J. W. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3727.
7. Gerfen, G. J.; Bellew, B. F.; Griffin, R. G.; Singel, D. J.; Ekberg, Ch. A.; Whittaker, J. W. J. Phys. Chem. 1996, 100, 16739.
8. Ito, N.; Phillips, S. E. V.; Stevens, C.; Ogel, Z. B.; McPherson, M. J.; Keen, J. N.; Yadaf, K. D. S.; Knowles, P. F. Nature (London) 1991, 350, 87.
9. For a recent review, see Kaupp, M. Ab Initio and Density Functional Calculations of Electronic g-Tensors for Organic Radicals. In EPR Spectroscopy of Free Radicals in Solids: Trends in Methods and Applications; Lund, A., Shiotani, M., Eds.; Kluwer: Dordrecht, The Netherlands, 2003.
10. Vahtras, O.; Minaev, B.; Ågren, H. Chem. Phys. Lett. 1997, 281, 186.
11. Engström, M.; Vahtras, O.; Ågren, H. Chem. Phys. 1999, 243, 263.
12. Engström, M.; Himo, F.; Ågren, H. Chem. Phys. 2000, 319, 191.
13. Wise, K. E.; Pate, J. B.; Wheeler, R. A. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 4764.
14. Himo, F.; Babcock, G. T.; Eriksson, L. A. Chem. Phys. Lett. 1999, 313, 374.
15. Himo, F.; Eriksson, L. A.; Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M. Int. J. Quantum Chem. 2000, 76, 714.
16. A different view is provided by Boulet, A. M.; Walter, E. D.; Schwartz, D. A.; Gerfen, G. J.; Callis, P. R.; Singel, D. J. Chem. Phys. Lett. 2000, 331, 108.
17. Stone, A. J. Proc. R. Soc. London, Ser. A 1963, 271, 424.
18. Malkina, O. L.; Vaara, J.; Schimmelpfennig, B.; Munzarová, M.; Malkin, V. G.; Kaupp, M. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9206.
19. Kaupp, M.; Remenyi, C.; Vaara, J.; Malkina, O. L.; Malkin, V. G. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 2709.
20. Kaupp, M. Biochemistry 2002, 41, 2895.
21. Owenius, R.; Engström, M.; Lindgren, M.; Huber, M. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 10967. Engström, M.; Vaara, J.; Schimmelpfennig, B.; Ågren, H. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12354. Engström, M. Ph.D. Thesis, Linköpings Universitet, Sweden, 2001.
22. Owenius, R.; Engström, M.; Lindgren, M.; Huber, M. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 10967. Engström, M.; Vaara, J.; Schimmelpfennig, B.; Ågren, H. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12354. Engström, M. Ph.D. Thesis, Linköpings Universitet, Sweden, 2001.
23. Owenius, R.; Engström, M.; Lindgren, M.; Huber, M. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 10967. Engström, M.; Vaara, J.; Schimmelpfennig, B.; Ågren, H. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 12354. Engström, M. Ph.D. Thesis, Linköpings Universitet, Sweden, 2001.
24. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822.
25. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098. Perdew, J. P.; Wang, Y. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822.
26. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A., Jr.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98, revisions A.7 and A.9; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
27. (a) Bergner, A.; Dolg, M.; Küchle, W.; Stoll, H.; Preuss, H. Mol. Phys. 1993, 80, 1431.
28. (b) d-Type polarization functions have been taken from Gaussian Basis Sets for Molecular Calculations; Huzinaga, S., Ed.; Elsevier: New York, 1984.
29. Godbout, N.; Salahub, D. R.; Andzelm, J.; Wimmer, E. Can. J. Chem. 1992, 70, 560.
30. See, for example, Kaupp, M. Chem. Ber. 1996, 129, 535. Altmann, J. A.; Handy, N. C.; Ingamells, V. E. Mol. Phys. 1997, 92, 339.
31. See, for example, Kaupp, M. Chem. Ber. 1996, 129, 535. Altmann, J. A.; Handy, N. C.; Ingamells, V. E. Mol. Phys. 1997, 92, 339.
32. Harriman, J. E. Theoretical Foundations of Electron Spin Resonance; Academic Press: New York, 1978.
33. Hess, B. A.; Marian, C. M.; Wahlgren, U.; Gropen, O. Chem. Phys. Lett. 1996, 251, 365.
34. The AMFI code used is due to Schimmelpfennig, B. Atomic Spin-Orbit Mean-Field Integral Program; Stockholms Universitet: Sweden, 1996.
35. (a) 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.
36. (b) St-Amant, A.; Salahub, D. R. Chem. Phys. Lett. 1990, 169, 387.
37. Malkin, V. G.; Malkina, O. L.; Eriksson, L. A.; Salahub, D. R. In Modern Density Functional Theory: A Tool for Chemistry; Seminario, J. M., Politzer P., Eds.; Theoretical and Computational Chemistry Series; Elsevier: Amsterdam, 1995; Vol. 2.
38. Un, S.; Atta, M.; Fontcave, M.; Rutherford, A. W. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 10713. Un, S.; Tang, X.-S., Diner, B. A. Biochemistry 1996, 35, 679.
39. Un, S.; Atta, M.; Fontcave, M.; Rutherford, A. W. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 10713. Un, S.; Tang, X.-S., Diner, B. A. Biochemistry 1996, 35, 679.
40. Dorlet, P.; Rutherford, A. W.; Un, S. Biochemistry 2000, 39, 7826.
41. van Dam, P. J.; Willems, J.-P.; Schmidt, P. P.; Pötsch, S.; Barra, A.-L.; Hagen, W. R.; Hoffman, B. M.; Andersson, K. K.; Gräslund, A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 5080. Schmidt, P. P.; Andersson, K. K.; Barra, A.-L.; Thelander, L.; Gräslund, A. J. Biol. Chem. 1996, 271, 23615.
42. van Dam, P. J.; Willems, J.-P.; Schmidt, P. P.; Pötsch, S.; Barra, A.-L.; Hagen, W. R.; Hoffman, B. M.; Andersson, K. K.; Gräslund, A. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 5080. Schmidt, P. P.; Andersson, K. K.; Barra, A.-L.; Thelander, L.; Gräslund, A. J. Biol. Chem. 1996, 271, 23615.
43. Gerfen, G. J.; Bellew, B. F.; Un, S.; Bollinger, J. M.; Stubbe, J., Griffin, R. G. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6420. Berthomieu, C.; Hienerwald, R.; Boussac, A.; Diner, B. A. Biochemistry 1998, 37, 10547.
44. Gerfen, G. J.; Bellew, B. F.; Un, S.; Bollinger, J. M.; Stubbe, J., Griffin, R. G. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6420. Berthomieu, C.; Hienerwald, R.; Boussac, A.; Diner, B. A. Biochemistry 1998, 37, 10547.
45. Ivancich, A.; Mattioli, T. A.; Un, S. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5743. Allard, P.; Barra, A. L.; Andersson, K. K.; Schmidt, P. P.; Atta, M.; Gräslund, A. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 895. Un, S.; Gerez, C.; Elleingard, E.; Fontecave, M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3048. Ivancich, A.; Dorlet, P.; Goodin, D. B.; Un, S. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5050, and references cited in these works.
46. Ivancich, A.; Mattioli, T. A.; Un, S. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5743. Allard, P.; Barra, A. L.; Andersson, K. K.; Schmidt, P. P.; Atta, M.; Gräslund, A. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 895. Un, S.; Gerez, C.; Elleingard, E.; Fontecave, M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3048. Ivancich, A.; Dorlet, P.; Goodin, D. B.; Un, S. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5050, and references cited in these works.
47. Ivancich, A.; Mattioli, T. A.; Un, S. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5743. Allard, P.; Barra, A. L.; Andersson, K. K.; Schmidt, P. P.; Atta, M.; Gräslund, A. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 895. Un, S.; Gerez, C.; Elleingard, E.; Fontecave, M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3048. Ivancich, A.; Dorlet, P.; Goodin, D. B.; Un, S. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5050, and references cited in these works.
48. Ivancich, A.; Mattioli, T. A.; Un, S. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5743. Allard, P.; Barra, A. L.; Andersson, K. K.; Schmidt, P. P.; Atta, M.; Gräslund, A. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 895. Un, S.; Gerez, C.; Elleingard, E.; Fontecave, M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3048. Ivancich, A.; Dorlet, P.; Goodin, D. B.; Un, S. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5050, and references cited in these works.
49. Fasanella, E. L.; Gordy, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1969, 62, 299.
50. Mezzetti, A.; Maniero, A. L.; Brustolon, M.; Giacometti, G.; Brunel, L. C. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 9636.
51. See also Un, S.; Dorlet, P.; Rutherford, A. W. Appl. Magn. Reson. 2001, 21, 341.
52. Stone, A. J. Mol. Phys. 1963, 6, 509. Stone, A. J. Mol. Phys. 1964, 7, 311.
53. Stone, A. J. Mol. Phys. 1963, 6, 509. Stone, A. J. Mol. Phys. 1964, 7, 311.
54. Knüpling, M.; Törring, J. T.; Un, S. Chem. Phys. 1996, 219, 291, and references therein.
55. Brabhanda, B. S.; Felix, C. C.; Hyde, J. S. J. Chem. Phys. 1985, 83, 612.
56. Kutzelnigg, W.; Fleischer, U.; Schindler, M. In NMR: Basic Principles and Progress; Diehl, P., Fluck, E., Günther, H., Kosfeld, R., Eds.; Springer-Verlag: Heidelberg, Germany, 1990; Vol. 23, pp.165ff.
57. See, for example, Ditchfield, R. Mol. Phys. 1974, 27, 789. Wolinski, K.; Hinton, J. F.; Pulay, P. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 8251.
58. See, for example, Ditchfield, R. Mol. Phys. 1974, 27, 789. Wolinski, K.; Hinton, J. F.; Pulay, P. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 8251.
59. For alternative DFT-GIAO g-tensor approaches, see van Lenthe, E.; Wormer, P. E. S.; van der Avoird, A. J. Chem. Phys. 1997, 107, 2488. Schreckenbach, G.; Ziegler, T. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 3388.
60. For alternative DFT-GIAO g-tensor approaches, see van Lenthe, E.; Wormer, P. E. S.; van der Avoird, A. J. Chem. Phys. 1997, 107, 2488. Schreckenbach, G.; Ziegler, T. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 3388.
61. Malkin, V. G.; Malkina, O. L.; Reviakine, R.; Schimmelpfennig, B.; Arbuznikov, A.; Kaupp, M. MAG-ReSpect, version 1.0, 2001.
62. Whittaker, M. M.; Chuang, Y.-Y.; Whittaker, J. W. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 10092.
63. Himo, F.; Eriksson, L. A.; Maseras, F.; Siegbahn, P. E. M. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8031. See also Röthlisberger, U.; Carloni, P.; Doclo, K.; Parrinello, M. J. Biol. Inorg. Chem. 2000, 5, 236.
64. Himo, F.; Eriksson, L. A.; Maseras, F.; Siegbahn, P. E. M. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8031. See also Röthlisberger, U.; Carloni, P.; Doclo, K.; Parrinello, M. J. Biol. Inorg. Chem. 2000, 5, 236.
65. Baron, A. J.; Stevens, C.; Wilmot, C.; Seneviratne, K. D.; Blakeley, V.; Dooley, D. M.; Phillips, S. E. V.; Knowles, P. F.; McPherson, M. J. J. Biol. Chem. 1994, 269, 25095.