Spectroscopic Studies of the Met182Thr Mutant of Nitrite Reductase: Role of the Axial Ligand in the Geometric and Electronic Structure of Blue and Green Copper Sites

Journal of the American Chemical Society

Volumn 125, Issue 48, 2003, Pages 14784-14792

  Basumallick, Lipika ^a   Szilagyi, Robert K ^a   Zhao, Yiwei ^b,d   Shapleigh, James P ^c   Scholes, Charles P ^b   Solomon, Edward I ^a  

^a STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^b STATE UNIVERSITY OF NEW YORK   (United States)

^c Department of Obstetrics Gynecology   (United States)

^d WADSWORTH CENTER   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COPPER; ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY; ELECTRONIC STRUCTURE; GROUND STATE; PROBABILITY DENSITY FUNCTION;

ELECTRONIC ABSORPTION DATA;

NITRIDES;

COPPER PROTEIN; CYSTEINE; LIGAND; METHIONINE; MUTANT PROTEIN; NITRITE REDUCTASE; SULFUR; THREONINE;

ABSORPTION; ARTICLE; CIRCULAR DICHROISM; DENSITY; GEOMETRY; MATHEMATICAL COMPUTING; PROTEIN STRUCTURE; RAMAN SPECTROMETRY; RHODOBACTER SPHAEROIDES; SPECTROSCOPY; WILD TYPE;

BACTERIAL PROTEINS; CIRCULAR DICHROISM; COPPER; ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY; FUNGAL PROTEINS; LACCASE; MODELS, MOLECULAR; NITRITE REDUCTASES; PLASTOCYANIN; RHODOBACTER SPHAEROIDES; SPECTROPHOTOMETRY, ULTRAVIOLET; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN;

EID: 0345392824     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja037232t     Document Type: Article

References (66)

1. Solomon, E. I.; Randall, D. W.; Glaser, T. Coord. Chem. Rev. 2000, 200-202, 595-632.
2. Randall, D. W.; Gamelin, D. R.; LaCroix, L. B.; Solomon, E. I. J. Biol. Inorg. Chem. 2000, 5, 16-29.
3. Adman, E. T. In Advances in Protein Chemistry; Anfinsen, C. B., Richards, F. M., Edsall, J. T., Eisenberg, D. S., Eds.; Academic Press: San Diego, 1991; Vol. 42, pp 145-198.
4. Gray, H. B.; Solomon, E. I. In Copper Proteins; Wiley: New York, 1981.
5. Solomon, E. I.; Lowery, M. D.; Guckert, J. A.; LaCroix, L. B. Adv. Chem. Ser. 1997, 253, 317-330.
6. Solomon, E. I.; Baldwin, M. J.; Lowery, M. D. Chem. Rev. 1992, 92, 521-542.
7. Messerschmidt, A. Struct. Bond. 1998, 90, 37-68.
8. Colman, P. M.; Freeman, H. C.; Guss, J. M.; Murata, M.; Norris, V. A.; Ramshaw, J. A. M.; Venkatappa, M. P. Nature 1978, 272, 319-324.
9. Guss, J. M.; Bartunik, H. D.; Freeman, H. C. Acta Crystallogr. 1992, B48, 790-811.
10. Lowery, M. D.; Guckert, J. A.; Gebhard, M. S.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 5.
11. Solomon, E. I.; Penfield, K. W.; Gewirth, A. A.; Lowery, M. D.; Shadle, S. E.; Guckert, J. A.; LaCroix, L. B. Inorg. Chim. Acta 1996, 243, 67-78.
12. Crane, B. R.; DiBilio, A. J.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11623-11631.
13. Daizadeh, I.; Medvedev, E. S.; Stuchebrukhov, A. A. Prod. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1997, 94, 3703-3708.
14. Farver, O.; Pecht, I. Adv. Chem. Phys. 1999, 107, 555-589.
15. Adman, E. T. Topics in Molecular and Structural Biology: Metalloproreins; Macmillan: New York, 1985; Vol. 1.
16. Gewirth, A. A.; Cohen, S. L.; Schugar, H. J.; Solomon, E. I. Inorg. Chem. 1987, 26, 1133-1146.
17. Lu, Y.; LaCroix, L. B.; Lowery, M. D.; Solomon, E. I.; Bender, C. J.; Peisach, J.; Roe, J. A.; Gralla, E. B.; Valentine, J. S. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 5907-5918.
18. LaCroix, L. B.; Shadle, S. E.; Wang, Y. N.; Averill, B. A.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7755-7768.
19. LaCroix, L. B.; Randall, D. W.; Nersissian, A. M.; Hoitink, C. W. G.; Canters, G. W.; Valentine, J. S.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9621.
20. Adman, E. T.; Godden, J. W.; Turley, S. J. Biol. Chem. 1995, 270, 27 458-27 474.
21. Dodd, F. E.; Beeumen, V.; Eady, R. R.; Hasnain, S. S. J. Mol. Biol. 1998, 282, 369-382.
22. Ellis, M. J.; Dodd, F. E.; Sawers, G.; Eady, R. R.; Hasnian, S. S. J. Mol. Biol. 2003, 328, 429-438.
23. Olesen, K.; Veselov, A.; Zhao, Y.; Wang, Y.; Danner, B.; Scholes, C. P.; Shapleigh, J. P. Biochemistry 1998, 37, 6086-6094.
24. Veselov, A.; Olesen, K.; Seinkiewicz, A.; Shapleigh, J. P.; Scholes, C. P. Biochemistry 1998, 37, 6095-6105.
25. Palmer, A. E.; Randall, D. W. R.; Xu, F.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 7138-7149.
26. Carithers, R. P.; Palmer, G. J. Biol. Chem. 1981, 256, 7967-7976.
27. Allendorf, M. D.; Spira, D. J.; Solomon, E. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1985, 82, 3063-3067.
28. Browett, W. R.; Fucaloro, A. F.; Morgan, T. V.; Stephens, P. J. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 1868-1872.
29. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A. J.; 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.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A.; Revision A.1 ed. ed.; Gaussian, Inc.: Pittshurgh, PA, 1998.
30. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100.
31. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822-8824.
32. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200-1211.
33. Schaefer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571-2577.
34. Hariharan, P. C.; Pople, J. A. Theor. Chim. Acta 1973, 28, 213-222.
35. Francl, M. M.; Hehre, W. J.; Binkley, J. S.; Gordon, M. S.; DeFrees, D. J.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1982, 77, 3645-3665.
36. Rassolov, V. A.; Pople, J. A.; Ratner, M. A.; Windus, T. L. J. Chem. Phys. 1998, 109, 1223-1229.
37. Siegbahn, P. E.; Blomberg, M. R. A. Chem. Rev. 2000, 100, 421-437.
38. Ryde, U.; Olsson, M. H. M.; Pierloot, K. Theor. Comput. Chem. 2001, 9, 1-55.
39. Szilagyi, R. K.; Metz, M.; Solomon, E. I. J. Chem. Phys. 2002, 106, 2994-3007.
40. Foster, J. P.; Weinhold, F. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 7211-7218.
41. Reed, A. E.; Curtiss, L. A.; Weinhold, F. Chem. Rev. 1988, 88, 8, 899-926.
42. Carpenter, J. E.; Weinhold, F. THEOCHEM 1988, 169, 41-62.
43. Adman, E. T.; Godden, J. W.; Turley, S. J. Biol. Chem. 1995, 270, 27458-27474.
44. Ducros, V.; Brzozowski, A. M.; Wilson, K. S.; Brown, S. H.; Ostergaard, P.; Schneider, P.; Yaver, D. S.; Pederson, A. H.; Davies, G. J. Nature Struct. Biol. 1998, 5, 310-316.
45. Csaszar, P.; Pulay, P. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1984, 114, 31-34.
46. Farkas, O.; Schlegel, H. B. J. Chem. Phys. 1998, 109, 7100-7104.
47. Farkas, O.; Schlegel, H. B. J. Chem. Phys. 1999, 111, 10806-10814.
48. Penfield, K. W.; Gay, R. R.; Himmelwright, R. S.; Eickman, N. C.; Freeman, H. C.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 4382-4388.
49. Gewirth, A. A.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3811-3819.
50. Piepho, S. B.; Schatz, P. N. In Group Theory in Spectroscopy: With Applications to Magnetic Circular Dichroism; John Wiley & Sons: New York, 1983.
51. Sjölin, L.; Scholes, C. P., personal communication.
52. Machonkin, T. E.; Quintanar, L.; Palmer, A. E.; Hassett, R.; Severance, S.; Kosman, D. J.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5507-5517.
53. Randall, D. W.; George, S. D.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Fujisawa, K.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11 620-11 631.
54. Werst, M. M.; Davoust, C. E.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 1533-1538.
55. McGarvey, B. R. In Transition Metal Chemistry; Carlin, B. L., Ed.; 1966; Chapter 3, pp 89-201.
56. Blair, D. F.; Campbell, G. W.; Schnoover, J. R.; Chan, S. I.; Gray, H. B.; Malmström, B. G.; Pecht, I.; Swanson, B. I.; Woodruff, W. H.; Cho, W. K. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 5755-5766.
57. Han, J.; Adman, E. T.; Beppu, T.; Codd, R.; Freeman, H. C.; Huq, L.; Loehr, T. M.; Sanders-Loehr, J. Biochemistry 1991, 30, 10 904-10 913.
58. George, S. D.; Basumallick, L.; Szilagyi, R. K.; Randall, D. W.; Hill, M. G.; Nersissian, A. M.; Valentine, J. S.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11314-11328.
59. The S-K edge data could not be collected for fungal laccase because of photoreduction in the beam.
60. Shadle, S. E.; Penner-Hahn, J. E.; Schugar, H. J.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 767-776.
61. Ryde, U.; Olsson, M. H. M.; Pierloot, K.; Roos, B. O. J. Mol. Biol. 1996, 261, 586-596.
62. Pierloot, K.; DeKerpel, J. O. A.; Olsson, M. H. M.; Roos, B. O. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 13156-13166.
63. Kerpel, J. O. A. D.; Ryde, U. Proteins: Struct., Funct. Genet. 1999, 36, 157-174.
64. Solomon, E. I.; Szilagyi, R. K.; George, S. D.; Basumallick, L. Chem. Rev., in press.
65. Gastel, M. v.; Boulanger, M. J.; Canters, G. W.; Huber, M.; Murphy, M. E. P.; Verbeet, M. P.; Groenen, E. J. J. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 2236-2243.
66. Pasher, T.; Kärlsson, B. G.; Nordling, M.; Malmström, B. G.; Vänngard, T. Eur. J. Biochem. 1993, 212, 289-296.