Variable Coordination Geometries at the Diiron(II) Active Site of Ribonucleotide Reductase R2

Journal of the American Chemical Society

Volumn 125, Issue 51, 2003, Pages 15822-15830

  Voegtli, Walter C ^a   Sommerhalter, Monika ^a   Saleh, Lana ^b   Baldwin, Jeffrey ^b   Bollinger Jr , J Martin ^b   Rosenzweig, Amy C ^a  

^a NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

^b PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CRYSTALS; ESCHERICHIA COLI; IRON; PH EFFECTS; SPECTROSCOPY;

COORDINATION GEOMETRY;

ENZYMES;

APOPROTEIN; IRON DERIVATIVE; OXYGEN; RADICAL; RIBONUCLEOTIDE REDUCTASE; TYROSINE;

ADDITION REACTION; ARTICLE; CHEMICAL REACTION KINETICS; CHEMICAL STRUCTURE; CIRCULAR DICHROISM; CRYSTAL STRUCTURE; ENZYME ACTIVE SITE; ENZYME MECHANISM; ENZYME SUBUNIT; ESCHERICHIA COLI; GEOMETRY; OXIDATION; PH; PHOTOCHEMISTRY; REDUCTION; WILD TYPE;

BINDING SITES; ESCHERICHIA COLI; FERROUS COMPOUNDS; HYDROGEN-ION CONCENTRATION; MODELS, MOLECULAR; RIBONUCLEOTIDE REDUCTASES; X-RAY DIFFRACTION;

EID: 0346994920     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja0370387     Document Type: Article

References (68)

1. 9 desaturase; R2-wt, wildtype R2: R2-D84E, D84E mutant of ribonucleotide reductase R2 subunit; R2-D84E/W48F, D84E and W48F double mutant of ribonucleotide reductase R2 subunit; CD. circular dichroism; MCD, magnetic circular dichroism; EMTS, ethylmercurithiosalicylate.
2. Solomon, E. I.; Brunold, T. C.; Davis, M. I.; Kemsley, J. N.; Lee, S.-K. ; Lehnert, N.; Neese, F.; Skulan, A.; Yang, Y.-S.; Zhou, J. Chem. Rev. 2000, 100, 235-349.
3. Nordlund, P.; Eklund, H. Curr. Op. Struct. Biol. 1995, 5, 758-766.
4. Eklund, H.; Uhlin, U.; Färnegårdh, M.; Logan, D. T.; Nordlund, P. Prog. Biophys. Mol. Biol. 2001, 77, 177-268.
5. Merkx, M.; Kopp, D. A.; Sazinsky, M. H.; Blazyk, J. L.; Müller, J.; Lippard, S. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 2782-2807.
6. Shanklin, J.; Cahoon, E. B. Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1998, 49, 611-641.
7. Lee, S.-K.; Nesheim, J. C.; Lipscomb, J. D. J. Biol. Chem. 1993, 268, 21 569-21 577.
8. Lee, S.-K.; Fox, B. G.; Froland, W. A.; Lipscomb, J. D.; Münck, E. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6450-6451.
9. Liu, K. E.; Wang, D.; Huynh, B. H.; Edmondson, D. E.; Salifoglou, A.; Lippard, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 7465-7466.
10. Liu, K. E.; Valentine, A. M.; Wang, D.; Huynh, B. H.; Edmondson, D. E.; Salifoglou, A.; Lippard, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 10 174-10 185.
11. Shu, L.; Nesheim, J. C.; Kauffmann, K.; Münck, E.; Lipscomb, J. D.; Que, L., Jr. Science 1997, 275, 515-518.
12. Valentine, A. M.; Stahl, S. S.; Lippard, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 3876-3887.
13. Lee, S.-K.; Lipscomb, J. D. Biochem. 1999, 38, 4423-4432.
14. Brazeau, B. J.; Lipscomb, J. D. Biochem. 2000, 39, 13 503-13 515.
15. Broadwater, J. A.; Ai, J.; Loehr, T. M.; Sanders-Loehr, J.; Fox, B. G. Biochem. 1998, 37, 14 664-14 671.
16. Broadwater, J.; Achim, C.; Munck, E.; Fox, B. G. Biochem. 1999, 38, 12 197-12 204.
17. Bollinger, J. M., Jr.; Edmondson, D. E.; Huynh, H.; Filley, J.; Norton, J. R.; Stubbe, J. Science 1991, 253, 292-298.
18. Tong, W. H.; Chen, S.; Lloyd, S. G.; Edmondson, D. E.; Huynh, B. H.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 2107-2108.
19. Sturgeon, B. E.; Burdi, D.; Chen, S.; Huynh, B.-H.; Edmondson, D. E.; Stubbe, J.; Hoffman, B. H. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7551-7557.
20. Willems, J. P.; Lee, H.-I.; Burdi, D.; Doan, P. E.; Stubbe, J.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9816-9824.
21. Riggs-Gelasco, P. J.; Shu, L.; Chen, S.; Burdi, D.; Huynh, B. H.; Que, L., Jr.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 849-860.
22. Baldwin, J.; Krebs, C.; Ley, B. A.; Edmondson, D. E.; Huynh, B. H.; Bollinger, J. M., Jr. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 13 195-13 206.
23. Krebs, C.; Chen, S.; Baldwin, J.; Ley, B. A.; Patel, U.; Edmondson, D. E.; Huynh, B. H.; Bollinger, J. M., Jr. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12 207-12 219.
24. Bollinger, J. M., Jr.; Krebs, C.; Vicol, A.; Chen, S.; Ley, B. A.; Edmondson, D. E.; Huynh, B. H. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 1094-1095.
25. Moënne-Loccoz, P.; Baldwin, J.; Ley, B. A.; Loehr, T. M.; Bollinger, J. M., Jr. Biochem. 1998, 37, 14 659-14 663.
26. Nordlund, P.; Sjöberg, B.-M.; Eklund, H. Nature 1990, 345, 593-598.
27. Nordlund, P.; Eklund, H. J. Mol. Biol. 1993, 231, 123-164.
28. Logan, D. T.; Su, X.-D.; Åberg, A.; Regnström, K.; Hajdu, J.; Eklund, H.; Nordlund, P. Structure 1996, 4, 1053-1064.
29. Andersson, M. E.; Högbom, M.; Rinaldo-Matthis, A.; Andersson, K. K. ; Sjöberg, B.-M.; Nordlund, P. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2346-2352.
30. Voegtli, W. C.; Khidekel, N.; Baldwin, J.; Ley, B. A.; Bollinger, J. M., Jr.; Rosenzweig, A. C. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3255-3261.
31. Baldwin, J.; Voegtli, W. C.; Khidekel, N.; Moënne-Loccoz, P.; Krebs, C.; Pereira, A. S.; Ley, B. A.; Huynh, B. H.; Loehr, T. M.; Riggs-Gelasco, P. J.; Rosenzweig, A. C.; Bollinger, J. M., Jr. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7017-7030.
32. Rosenzweig, A. C.; Frederick, C. A.; Lippard, S. J.; Nordlund, P. Nature 1993, 366, 537-543.
33. Rosenzweig, A. C.; Nordlund, P.; Takahara, P. M.; Frederick, C. A.; Lippard, S. J. Chem. Biol. 1995, 2, 409-418.
34. Whittington, D. A.; Lippard, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 827-838.
35. Lindqvist, Y.; Huang, W.; Schneider, G.; Shanklin, J. EMBO J. 1996, 15, 4081-4092.
36. Torrent, M.; Musaev, D. G.; Basch, H.; Morokuma, K. J. Comput. Chem. 2002, 23, 59-76.
37. Dunietz, B. D.; Beachy, M. D.; Cao, Y.; Whittington, D. A.; Lippard, S. J.; Friesner, R. A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2828-2839.
38. Siegbahn, P. E. M. Inorg. Chem. 1999, 38, 2880-2889.
39. Siegbahn, P. E. M.; Crabtree, R. H.; Nordlund, P. J. Biol. Inorg. Chem. 1998, 3, 314-317.
40. Siegbahn, P. E. M.; Crabtree, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 3103-3113.
41. Pulver, S. C.; Tong, W. H.; Bollinger, J. M., Jr.; Stubbe, J.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 12 664-12 678.
42. Parkin, S. E.; Chen, S.; Ley, B. A.; Mangravite, L.; Edmondson, D. E.; Huynh, B. H.; Bollinger, J. M., Jr. Biochem. 1998, 37, 1124-1130.
43. Nordlund, P.; Uhlin, U.; Westergren, C.; Joelson, T.; Sjöberg, B.-M.; Eklund, H. FEBS Lett. 1989, 258, 251-254.
44. Otwinowski, Z.; Minor, W. Methods Enzymol. 1997, 276, 307-326.
45. Leslie, A. G. W. Joint CCP4 + ESF-EAMCB Newsletter on Protein Crystallography 1992, 26.
46. Collaborative Computational Project Number 4. Acta Crystallogr. 1994, D50, 760-763.
47. 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. 1998, D54, 905-921.
48. Jones, T. A.; Zou, J.-Y.; Cowan, S. W.; Kjeldgaard, M. Acta Crystallogr. 1991, A47, 110-119.
49. McRee, D. E. J. Struct. Biol. 1999, 125, 156-165.
50. Sheldrick, G. M.; Schneider, T. R. Methods Enzymol. 1997, 277, 319-343.
51. Kraulis, P. J. J Appl. Crystallogr. 1991, 24, 946-950.
52. Esnouf, R. M. J. Mol. Graph. Model. 1997, 15, 132-134.
53. Merritt, E. A.; Bacon, D. J. Methods Enzymol. 1997, 277, 505-524.
54. McCormick, J. M.; Reem, R. C.; Foroughi, J.; Bollinger, J. M.; Jensen, G. M.; Stephens, P. J.; Stubbe, J.; Solomon, E. I. New J. Chem. 1991, 15, 439-444.
55. Högbom, M.; Andersson, M. E.; Nordlund, P. J. Biol. Inorg. Chem. 2001, 6, 315-323.
56. Atta, M.; Nordlund, P.; Aberg, A.; Eklund, H.; Fontecave, M. J. Biol. Chem. 1992, 267, 20 682-20 688.
57. Eriksson, M.; Jordan, A.; Eklund, H. Biochem. 1998, 37, 13 359-13 369.
58. Högbom, M.; Huque, Y.; Sjöberg, B.-M.; Nordlund, P. Biochem. 2002, 41, 1381-1389.
59. Bollinger, J. M., Jr.; Chen, S.; Parkin, S. E.; Mangravite, L. M.; Ley, B. A.; Edmondson, D. E.; Huynh, B. H. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5976-5977.
60. Kauppi, B.; Nielsen, B. B.; Ramaswamy, S.; Larsen, I. K.; Thelander, M.; Thelander, L.; Eklund, H. J. Mol. Biol. 1996, 262, 706-720.
61. Torrent, M.; Musaev, D. G.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 322-327.
62. Sommerhalter, M.; Voegtli, W. C.; Bollinger, J. M., Jr.; Rosenzweig, A. C., unpublished results.
63. 1 Compounds: Proceedings of the 8th International Symposium; Lidstrom, M. E., Tabita, F. R., Eds.: Kluwer Academic Publishers: Dordrecht, 1996; pp 141-149.
64. Högbom, M.; Galander, M.; Andersson, M.; Kolberg, M.; Hofbauer, W.; Lassmann, G.; Nordlund, P.; Lendzian, F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 3209-3214.
65. Pierce, B. S.; Elgren, T. E.; Hendrich, M. P. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 8748-8759.
66. Wei, P.-P.; Skulan, A. J.; Mitic, N.; Yang, Y. S.; Saleh, L.; Bollinger, J. M., Jr.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc., in press.
67. Stubbe, J.; Donk, W. A. v. d. Chem. Rev. 1998, 98, 705-762.
68. Burdi, D.; Willems. J.-P.; Riggs-Gelasco, P.; Antholine, W. E.; Stubbe, J.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 12 910-12 919.