Ab initio quantum mechanical study of metal substitution in analogues of rubredoxin: Implications for redox potential control

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 103, Issue 37, 1999, Pages 8006-8015

  Beck, Brian W ^a,b   Koerner, John B ^a   Ichiye, Toshiko ^a  

^a WASHINGTON STATE UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF HOUSTON   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 0242538339     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp9912814     Document Type: Article

References (83)

1. Blake, P. R.; Park, J.-B.; Zhou, Z. H.; Hare, D. R.; Adams, M. W. W.; Summers, M. F. Protein Sci. 1992, 1, 1508.
2. Zeng, Q.; Smith, E. T.; Kurtz, D. M.; Scott, R. A. Inorg. Chim. Acta 1996, 242, 245.
3. Shen, B.; Jollie, D. R.; Stout, C. D.; Diller, T. C.; Armstrong, F. A.; Gorst, C. M.; La Mar, G. N.; Stephens, P. J.; Burgess, B. K. J. Biol. Chem. 1994, 269, 8564.
4. Guckert, J. A.; Lowery, M. D.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 2817.
5. Olsson, M. H. M.; Ryde, U.; Roos, B. O.; Pierloot, K. J. Biol. Inorg. Chem. 1998, 3, 109.
6. Mouesca, J. M.; Chen, J. L.; Noodleman, L.; Bashford, D.; Case, D. A. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 11898.
7. Koerner, J. B.; Ichiye, T. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 3633.
8. Hoops, S. C.; Anderson, K. W.; Merz, K. M., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 8262.
9. Vedani, A.; Huhta, D. W. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4759.
10. Shen, J.; Wong, C. F.; Subramaniam, S.; Albright, T. A.; McCammon, J. A. J. Comput. Chem. 1990, 11, 346.
11. Lovenberg, W.; Sobel, B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1965, 54, 193.
12. Moura, I.; Brushci, M.; LeGall, J.; Moura, J. J. G.; Xavier, A. V. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1977, 75, 1037.
13. Moura, I.; Tavares, P.; Ravi, N. Methods Enzymol. 1994, 243, 216.
14. Moura, I.; Pereira, A.; Tavares, P.; Moura, J. J. G. In Advances in Inorganic Chemistry, Cammack, R., Ed.; Academic Press: San Diego, 1999; Vol. 47, p 361.
15. Hagen, K. S.; Holm, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 5496.
16. Lane, R. W.; Ibers, J. A.; Frankel, R. B.; Papaefthymiou, G. C.; Holm, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 84.
17. Laskowski, E. J.; Frankel, R. B.; Gillum, W. O.; Papaefthymiou, G. C.; Renaud, J.; Ibers, J. A.; Holm, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 5322.
18. Holm, R. H.; Ibers, J. A. In Iron-Sulfur Proteins; Lovenberg, W., Ed.; Academic Press: New York, 1977; Vol. 3, p 205.
19. Holm, R. H. In Advances in Inorganic Chemistry; Cammack, R., Ed.; Academic Press: San Diego, 1992; Vol. 38, p 1.
20. Werth, M. T.; Kurtz, D. M.; Howes, B. D.; Huynh, B. H. Inorg. Chem. 1989, 28, 1357.
21. Coucouvanis, D.; Swenson, D.; Baenziger, N. C.; Holah, D. G.; Kostikas, A.; Simopoulos, A.; Petrouleas, V. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 5721.
22. Coucouvanis, D.; Swenson, D.; Baenzinger, N. C.; Murphy, C.; Holah, D. G.; Sfarnas, N.; Simopoulos, A.; Kostikas, A. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 3350.
23. Swenson, D.; Baenziger, N. C.; Coucouvanis, D. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 1932.
24. Moura, I.; Teixeira, M.; LeGall, J.; Moura, J. J. G. J. Inorg. Biochem. 1991, 44, 127.
25. Poutney, D. L.; Henehan, C. J.; Vasak, M. Protein Sci. 1995, 4, 1571.
26. Blake, P. R.; Lee, B.; Summers, M. F.; Park, J.-B.; Zhou, Z. H.; Adams, M. W. W. New J. Chem. 1994, 18, 387.
27. Mus-Veteau, I.; Diaz, D.; Gracia-Mora, J.; Guigliarelli, B.; Chottard, G.; Bruschi, M. Biochim. Biophys. Acta 1991, 1060, 159.
28. Huang, Y.-H.; Park, J.-B.; Adams, M. W. W.; Johnson, M. K. Inorg. Chem. 1993, 32, 375.
29. Kowal, A. T.; Zambrano, I. C.; Moura, I.; Moura, J. J. G.; LeGall, J.; Johnson, M. K. Inorg. Chem. 1988, 27, 1162.
30. Archer, M.; Huber, R.; Tavares, P.; Moura, I.; Moura, J. J. G.; Carrondo, M. A.; Sieker, L. C.; LeGall, J.; Romão, M. J. J. Mol. Biol. 1995, 251, 690.
31. Archer, M.; Carvalho, A. L.; Teixeira, S.; Moura, I.; Moura, J. J. G.; Rusnak, F.; Romão, M. J. Protein Sci. 1999, 8, 1536.
32. Saint-Martin, P.; Lespinat, P. A.; Fauque, G.; Berlier, Y.; LeGall, J.; Moura, I.; Teixeira, M.; Xavier, A. V.; Moura, J. J. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 9378.
33. Volbeda, A.; Charon, M. H.; Piras, C.; Hatchikian, E. C.; Frey, M.; Fontecilla-Camps, J. C. Nature 1995, 373, 580.
34. Zhou, J.; Raebiger, J. W.; Crawford, C. A.; Holm, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6242.
35. Moura, I.; Moura, J. J. G.; Münck, E.; Papaefthymiou, V.; LeGall, J. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 349.
36. Moreno, C.; Macedo, A. L.; Moura, I.; LeGall, J.; Moura, J. J. G. J. Inorg. Chem. 1994, 53, 219.
37. Finnegan, M. G.; Conover, R. C.; Park, J.-B.; Zhou, Z. H.; Adams, M. W. W.; Johnson, M. K. Inorg. Chem. 1995, 34, 5358.
38. Srivastava, K. K. P.; Surerus, K. K.; Conover, R. C.; Johnson, M. K.; Park, J.-B.; Adams, M. W. W.; Münck, E. Inorg. Chem. 1993, 32, 927.
39. Surerus, K. K.; Münck, E.; Moura, I.; Moura, J. J. G.; LeGall, J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3805.
40. Butt, J. N.; Armstrong, F. A.; Breton, J.; George, S. J.; Thomson, A. J.; Hatchikian, E. C. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 6663.
41. Butt, J. N.; Sucheta, A.; Armstrong, F. A.; Breton, J.; Thomson, A. J.; Hatchikian, E. C. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 8948.
42. Butt, J. N.; Niles, J.; Armstrong, F. A.; Breton, J.; Thomson, A. J. Nature Struct. Biol 1994, 1, 427.
43. Dauter, Z.; Wilson, K. S.; Sieker, L. C.; Moulis, J. M.; Meyer, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 8836.
44. Kassner, R. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1972, 69, 2263.
45. Yang, Y.; Beck, B. W.; Shenoy, V. S.; Ichiye, T. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 7439.
46. Bernstein, F. C.; Koetzle, T. F.; Williams, G. J. B.; Meyer, E. F.; Brice, M. D.; Rodgers, J. R.; Kennard, O.; Shimanouchi, T.; Tasumi, M. J. Mol. Biol. 1977, 112, 535.
47. Yelle, R. B.; Beck, B. W.; Koerner, J. B.; Sacksteder, C. A.; Ichiye, T. Proteins, in press.
48. Swartz, P. D.; Ichiye, T. Biophys. J. 1997, 73, 2733.
49. Xiao, Z.; Lavery, M. J.; Ayhan, M.; Scrofani, S. D. B.; Wilce, M. C. J.; Guss, J. M.; Tregloan, P. A.; George, G. N.; Wedd, A. G. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4135.
50. Noodleman, L.; Norman, J. G.; Osborne, J. H.; Aizman, A.; Case, D. A. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3418.
51. Watenpaugh, K. D.; Sieker, L. C.; Jensen, L. H. J. Mol. Biol. 1979, 131, 509.
52. Phillips, W. D.; Poe, M.; Weiher, J. F.; McDonald, C. C. Nature 1970, 227, 574.
53. Waizumi, K.; Masuda, H.; Einaga, H.; Fukushima, N. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1993, 66, 3648.
54. Hoffmann, R.; Lipscomb, W. N. J. Chem. Phys. 1962, 37, 2782.
55. Ammeter, J. H.; Burgi, H.-B.; Thibeault, J. C.; Hoffmann, R. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 3686.
56. Hoffman, D. M.; Hoffmann, R.; Fisel, C. R. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 3858.
57. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. H.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S.; Windus, T. L.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347.
58. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Jensen, J. H.; Koseki, S.; Gordon, M. W.; Nguyen, K. A.; Windus, T. L.; Elbert, S. T. QCPE Bull. 1990, 10, 52.
59. Wachters, A. J. H. J. Phys. Chem. 1970, 52, 1033.
60. Rappe, A. K.; Smedley, T. A.; Goddard, W. A., III J. Phys. Chem. 1981, 85, 2607.
61. Binkley, J. S.; Pople, J. A.; Hehre, W. J. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 939.
62. Collins, J. B.; Schleyer, P. v. R.; Binkley, J. S.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1976, 64, 5142.
63. Hehre, W. J.; Stewart, R. F.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1969, 51, 2657.
64. Wang, L.-S. Personal Communication.
65. Ohno, K. In Horizons of Quantum Chemistry; Fukui, K., Pullman, B., Eds.; D. Reidel: Dortrecht, 1980; p 245.
66. Dedieu, A.; Rohmer, M. M.; Veillard, A. In Advances in Quantum Chemistry; Lowdin, P. O., Ed.; Academic Press: New York, 1982; Vol. 16, p 43.
67. Breneman, C. M.; Wiberg, K. B. J. Comput. Chem. 1990, 11, 361.
68. Luthi, H. P.; Siegbahn, P. E. M.; Almlof, J.; Aegri, K. F., Jr.; Heiberg, A. Chem. Phys. Lett. 1984, 111, 1.
69. Taylor, T. E.; Hall, M. B. Chem. Phys. Lett. 1985, 114, 338.
70. Holm, R. H.; Kennepohl, P.; Solomon, E. I. Chem. Rev. 1996, 96, 2239.
71. Allred, A. L. J. Inorg. Nucl. Chem. 1961, 17, 215.
72. Wiberg, K. B.; Rablen, P. R. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1504.
73. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M., Jr.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179.
74. Francl, M.; Carey, C.; Chirlian, L. E.; Gange, D. M. J. Comput. Chem. 1996, 17, 367.
75. Chirlian, L. E.; Francl, M. M. J. Comput. Chem. 1987, 8, 894.
76. Wilkens, S. J.; Xia, B.; Weinhold, F.; Markley, J. L.; Westler, W. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4806.
77. Davison, A.; Switkes, E. S. Inorg. Chem. 1971, 10, 837.
78. Slater, J. C. Phys. Rev. 1930, 36.
79. Stavrev; Zerner, M. Int. J. Quantum Chem. 1995, QB Symp. 22, 155.
80. Williams, R. J. P. Eur. J. Biochem. 1995, 234, 363.
81. Ryde, U.; Olsson, M. H. M.; Pierloot, K.; Roos, B. O. J. Mol. Biol. 1996, 261, 586.
82. De Kerpel, J. O. A.; Ryde, U. Proteins 1999, 36, 157.
83. CRC Handbook of Chemistry and Physics, 68th ed.; Weast, R. C., Ed.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1987.