Interplay of Electron Exchange and Electron Transfer in Metal Polynuclear Complexes in Proteins or Chemical Models

Chemical Reviews

Volumn 90, Issue 8, 1990, Pages 1359-1376

  Blondin, Geneviève ^a   Girerd, Jean Jacques ^a  

^a UFR des Sciences Exactes et Naturelles   (France)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 11944257212     PISSN: 00092665     EISSN: 15206890     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr00106a001     Document Type: Article

References (132)

1. Lippard, S. J. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1988, 27, 344-361.
2. Berg, J. M.; Holm, R. H. In Metal Ions in Biology, Spiro, T. G., Ed.; Interscience: New York, 1982; Vol. 4, Chapter 1.
3. Dawson, J. H. Science 1988, 240, 433-439.
4. Dawson, J. H. Metal Clusters in Proteins; Que, L., Jr., Ed.; ACS Symposium Series 372; American Chemical Society: Washington, DC, 1988.
5. Stenkamp, R. E.; Sieker, L. C.; Jensen, L. H. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 618.
6. Fukuyama, K.; Hase, T.; Matsumoto, S.; Tsukihara, T.; Katsube, Y.; Tanaka, N.; Kakudo, M.; Wada, K.; Matsubara, H. Nature 1980, 286, 522-524.
7. Gaykema, W. P. J.; Volbeda, A.; Hoi, W. G. J. J. Mol. Biol. 1985, 187, 255-275.
8. Beyer, W. F.; Fridovich, I. Biochemistry 1985, 24, 6460-6467.
9. Barynin, V. V.; Vagin, A. A.; Melik-Ádamyan, V. R.; Grebenko, A. I.; Khangulov, S. V.; Popov, A. N.; Andrianova, M. E.; Vainshtein, B. K. Sou. Phys. Dokl. 1986, 31, 457-459.
10. Sheets, J. E.; Czernuszewicz, R. S.; Dismukes, G. C.; Rheingold, A. L.; Petrouleas, V.; Stubbe, J.; Armstrong, W. H.; Beer, R. H.; Lippard, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 1435-1444.
11. Wieghardt, K.; Bossek, U.; Nuber, B.; Weiss, J.; Bonvoisin, J.; Corbella, M.; Vitols, S. E.; Girerd, J.-J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 7398-7411.
12. Menage, S.; Girerd, J.-J.; Gleizes, A. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1988, 431-432.
13. Kissinger, C. R.; Adman, E. T.; Sieker, L. C.; Jensen, L. H. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 8721-8723.
14. Kennedy, M. C.; Kent, T. A.; Emptage, M.; Merkle, H.; Beinert, H.; Münck, E. J. Biol. Chem. 1984, 259, 14463-14471.
15. Brudvig, G. W.; Beck, W. F.; de Paula, J. C. Annu. Rev. Biophys. Chem. 1989, 18, 25-46.
16. George, G. N.; Prince, R. C.; Cramer, S. P. Science 1989, 243, 789-791.
17. Rutherford, A. W. Trends Biol. Sci. 1989, 14, 227-232.
18. Hedman, B.; Frank, P.; Gheller, S. F.; Roe, A. L.; Newton, W. E.; Hodgson, K. O. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3798-3805.
19. Robinson, A. C.; Chun, T. W.; Li, J. G.; Burgess, B. K. J. Biol. Chem. 1989, 264, 10088-10095.
20. McRee, D. E.; Richardson, D. C.; Richardson, J. C.; Siegel, L. M. J. Biol. Chem. 1986, 261, 10277-10281.
21. Harrison, P. M.; Treffry, A.; Lilley, T. H. J. Inorg. Biochem. 1986, 27, 287.
22. Holm, R. H.; Ibers, J. A. Science 1980, 209, 223-235.
23. O’Sullivan, T.; Millar, M. M. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 4096.
24. Papaefthymiou, V.; Millar, M. M.; Münck, E. Inorg. Chem. 1986, 25, 3010-3014.
25. Vincent, J. B.; Christou, G. Adv. Inorg. Chem. 1988, 33, 197-257.
26. Anderson, P. W. In Magnetism; Rado, G. T., Suhl, H., Ed.; Academic Press: New York, 1963; Vol. 1, Chapter 2.
27. Goodenough, J. B. Magnetism and the Chemical Bond; Interscience: New York, 1963.
28. Willett, R. D.; Gatteschi, D.; Kahn, O. Magneto-Structural Correlations in Exchange Coupled Systems; Reidel: Dordrecht, The Netherlands, 1985.
29. Willett, R. D.; Gatteschi, D.; Kahn, O. Mixed Valence Compounds; Brown, D. B., Ed.; Reidel: Dordrecht, The Netherlands, 1980.
30. Bleaney, B.; Bowers, K. D. Proc. R. Soc. London, Ser. A. 1952, 214, 451.
31. Bleaney, B.; Bowers, K. D. Prog. Inorg. Chem. 1983, 30.
32. Papaefthymiou, V.; Girerd, J.-J.; Moura, I.; Moura, J. J. G.; Münck, E. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 4703-4710.
33. Münck, E.; Papaefthymiou, V.; Surerus, K. K.; Girerd, J.-J. In Metal Clusters in Proteins; Que, L., Jr., Ed.; ACS Symposium Series 372; American Chemical Society: Washington, DC 1988.
34. Griffith, J. S. Struct. Bonding 1971, 10, 87-126.
35. Chariot, M.-F.; Kahn, O.; Chaillet, M.; Larrieu, C. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 2574-2581.
36. Girerd, J.-J.; Joumaux, Y.; Kahn, O. Chem. Phys. Lett. 1981, 82, 534-538.
37. Hubbard, J. Proc. R. Soc. London, Ser. A 1963, 276, 238-257.
38. Anderson, P. W. Rev. Mod. Phys. 1978, 50, 191-201.
39. Fox, M. A.; Matsen, F. A. J. Chem. Educ. 1985, 62, 367-373, 477-485, 551-560.
40. Klein, D. J. J. Chem. Phys. 1974, 61, 786-798.
41. Anderson, P. W. In Magnetism; Rado, G. T., Suhl, H., Ed.; Academic Press: New York, 1963; Vol. 1, Chapter 2.
42. Leuenberger, B.; Güdel, H. U. Mol. Phys. 1984, 51, 1-20.
43. Hay, P. J.; Thibeault, J. C.; Hoffmann, R. J. Am, Chem. Soc. 1975, 97, 4884-4899.
44. Kahn, O. Magneto-Structural Correlations in Exchange Coupled Systems; Reidel: Dordrecht, The Netherlands, 1985.
45. Bertrand, P.; Gayda, J.-P. Biochem. Biophys. Acta 1982, 680, 331-335.
46. Fox, B. G.; Surerus, K. K.; Münck, E.; Lipscomb, J. D. J. Biol. Chem. 1988, 263, 10553-10556.
47. Girerd, J.-J.; Papaefthymiou, G. C.; Watson, A. D.; Gamp, E.; Hagen, K. S.; Edelstein, N.; Frankel, R. B.; Holm, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 5941-5947.
48. Westmoreland, T. D.; Wilcox, D. E.; Baldwin, M. J.; Mims, W. B.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1989, 11, 6106-6123.
49. Piepho, S. B.; Krausz, E. R.; Schatz, P. N. J. Am. Chem. Soc. 1978 100 2996-3005.
50. Wong, K. Y.; Schatz, P. N. Prog. Inorg. Chem. 1981, 369-449.
51. Wong, K. Y. Inorg. Chem. 1984, 23, 1285-1290.
52. Robin, M. B.; Day, P. Adv. Inorg. Chem. Radiochem. 1967, 10, 247.
53. Hush, N. S. Prog. Inorg. Chem. 1967, 8, 391-444.
54. Ko, J.; Ondrechen, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 6161-6167.
55. Ondrechen, M. J.; Ko, J.; Zhang, L.-T. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 1672-1676.
56. Anderson, P. W.; Hasegawa, H. Phys. Rev. 1955, 100, 675-681.
57. Zener, C. Phys. Rev. 1951, 82, 403.
58. De Gennes, P.-G. Phys. Rev. 1960, 118, 141-154.
59. Karpenko, B. V. J. Magn. Magn. Mater. 1976, 3, 267-274.
60. Belinskii, M. I.; Tsukerblat, B. S.; Gérbeléu, N. V. Sov. Phys. Solid State 1983, 25, 497-498.
61. Girerd, J.-J. J. Chem. Phys. 1983, 79, 1766-1775.
62. Borshch, S. A. Sov. Phys. Solid State 1984, 26, 1142-1143.
63. Noodleman, L.; Baerends, E. J. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 2316-2327.
64. Drillon, M.; Pourroy, G.; Darriet, J. Chem. Phys. 1984, 88, 27-37.
65. Girerd, J.-J.; Papaefthymiou, V.; Surerus, K. K.; Münck, E. Pure Appl. Chem. 1989, 61, 805-816.
66. Borshch, S. A.; Kotov, I. N.; Bersuker, I. Chem. Phys. Lett. 1984, 111, 264-270.
67. Belinskii, M. I.; Gamurar, V. Y.; Tsukerblat, B. S. Phys. Status Solidi 1986, 135, 555-569.
68. Drüeke, S.; Chaudhuri, P.; Pohl, K.; Wieghardt, K.; Ding, X.-Q.; Bill, E.; Sawaryn, A.; Trautwein, A. X.; Winkler, H.; Gurman, S. J. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1989, 59.
69. Ding, X.-Q.; Bominaar, E. L.; Bill, E.; Winkler, H.; Trautwein, A. X.; Drüeke, S.; Chaudhuri, P.; Weighardt, K. J. Chem. Phys, to be published.
70. Borovik, A. S.; Papaefthymiou, V.; Taylor, L. F.; Anderson, O. P.; Que, L., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 6183-6195.
71. Snyder, B. S.; Patterson, G. S.; Abrahamson, A. J.; Holm, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 5214-5223.
72. Surerus, K. K.; Münck, E.; Snyder, B. S.; Holm, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 5501-5502.
73. Gayda, J.-P.; Gibson, J. F.; Cammack, R.; Hall, D. O.; Mullinger, R. Biochim. Biophys. Acta 1976, 434, 154-163.
74. Münck, E.; Kent, T. A. Hyperfine Interactions 1986, 27, 161-172.
75. Wieghardt, K.; Bossek, U.; Zsolnai, L.; Huttner, G.; Blondin, G.; Girerd, J.-J.; Babonneau, F. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1987, 651-653.
76. Cooper, S. R.; Dismukes, G. C.; Klein, M. P.; Calvin, M. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 7248-7252.
77. Cooper, S. R.; Calvin, M. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 6623-6630.
78. Borshch, S. A.; Chibotaru, L. F. Chem. Phys. 1989, 135, 375-380.
79. Belinskii, M. I. Mol. Phys. 1987, 60, 793-819.
80. Hirsch, J. E. Phys. Rev. Lett. 1985, 54, 1317-1320.
81. Anderson, P. W. In Magnetism; Rado, G. T., Suhl, H., Ed.; Academic Press: New York, 1963; Vol. 1, Chapter 2.
82. Noodleman, L. Inorg. Chem. 1988, 27, 3677-3679.
83. Palmer, G.; Dunham, W. R.; Fee, J. A.; Sands, R. H.; Iisuku, T.; Yonetari, T. Biochem. Biophys. Acta 1971, 245, 201-207.
84. Dawson, J. W.; Gray, H. B.; Hoenig, H. E.; Rossman, G. R.; Schredder, J. M.; Wang, R. H. Biochemistry 1972, 11, 461.
85. Reem, R. C.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 1216-1226.
86. Maroney, M. J.; Kurtz, D. M., Jr.; Nocek, J. M.; Pearce, L. L.; Que, L., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 6871-6879.
87. Kurtz, D. M., Jr.; Sage, J. T.; Hendrich, M.; Debrunner, P.; Lukat, G. S. J. Biol. Chem. 1983, 258, 2115-2118.
88. Ericson, A.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Green, J.; Dalton, H.; Bentsen, S. G.; Beer, R. H.; Lippard, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 2330-2332.
89. Peterson, L.; Gräslund, A.; Ehrenberg, A.; Sjöberg, B. M.; Reichard, P. J. Biol. Chem. 1980, 255, 6706-6712.
90. Scarron, R. C.; Maroney, M. J.; Palmer, S. M.; Que, L., Jr.; Roe, A. L.; Salowe, S. P.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 7857-7864.
91. Day, E. P.; David, S. S.; Peterson, J.; Dunham, W. R.; Bonvoisin, J. J.; Sands, R. H.; Que, L., Jr. J. Biol. Chem. 1988, 263, 15561-15567.
92. Sage, J. T.; Xia, Y. M.; Debrunner, P. G.; Keoufh, Q. T.; de Jersey, J.; Zener, B. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 7239-7247.
93. Tanier, J. A.; Getzoff, E. D.; Beem, K. M.; Richardson, J. S.; Richardson, D. C. J. Mol. Biol. 1982, 160, 181.
94. Messerschmidt, A.; Rossi, A.; Ladenstein, R.; Huber, R.; Bolognesi, M.; Gatti, G.; Marchesini, A.; Petruzzelli, R.; Finazziagro, A. J. Mol. Biol. 1989, 206.
95. Day, E. P.; Peterson, J.; Bonvoisin, J. J.; Moura, I.; Moura, J. J. G. J. Biol. Chem. 1988, 263, 3684-3689.
96. Stout, G. H.; Turley, S.; Sieker, L. C.; Jensen, L. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1988, 85, 1020-1022.
97. Freer, S. T.; Alden, R. A.; Carter, C. W.; Kraut, J. J. Biol. Chem. 1975, 250, 46-54.
98. Carter, C. W.; Kraut, J.; Freer, S. T.; Alden, R. A. J. Biol. Chem. 1974, 249, 6339-6346.
99. Lynch, J. B.; Juarez-Garcia, C.; Münck, E.; Que, L., Jr. J. Biol. Chem. 1989, 264, 8091-8096.
100. Westmoreland, T. D.; Wilcox, D. E.; Baldwin, M. J.; Mims, W. B.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1989, 11, 6106-6123.
101. Fronko, R. M.; Penner-Hahn, J. E.; Bender, C. J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 7554-7555.
102. Spira-Solomon, D. J.; Allendrof, M. D.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 5318-5328.
103. Gayda, J. P.; Bertrand, P.; Theodule, F. X.; Moura, J. J. G. J. Chem. Phys. 1982, 77, 3387-3391.
104. Antanaitis, B. C.; Moss, T. H. B.B.A. 1975, 405, 262-279.
105. Blum, H.; Salerno, J. C.; Prince, R. C.; Leigh, J. S., Jr.; Ohnishi, T. Biophγs. J. 1977, 20, 23-31.
106. Middleton, P.; Dickson, D. P. E.; Jonhson, C. E.; Rush, J. D. Eur. J. Biochem. 1978, 88, 135.
107. Lindahl, P. A.; Day, E. P.; Kent, T. A.; Orme-Jonhson, W. H.; Mück, E. J. Biol. Chem. 1985, 260, 11160-11173.
108. Westmoreland, T. D.; Wilcox, D. E.; Baldwin, M. J.; Mims, W. B.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1989, 11, 6106-6123.
109. Day, E. P.; Peterson, J.; Bonvoisin, J. J.; Young, L. J.; Wilkerson, J. O.; Siegel, L. M. Biochemistry 1988, 27, 2126 and references therein.
110. Westmoreland, T. D.; Wilcox, D. E.; Baldwin, M. J.; Mims, W. B.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1989, 11, 6106-6123.
111. Holm, L.; Saraste, M.; Wikström, M. EMBO J. 1987, 6, 2819-2823.
112. Palmer, G. Pure Appl. Chem. 1987, 59, 749-758.
113. George, G. N.; Prince, R. C.; Cramer, S. P. Science 1989, 243, 789-791.
114. Yachandra, V. K.; Guiles, R. D.; McDermott, A. E.; Cole, J. L.; Britt, R. D.; Dexheimer, S. L.; Sauer, K.; Klein, M. P. Biochemistry 1987, 26, 5974-5981.
115. Hansson, O.; Aasa, R.; Vänngard, T. Biophys. J. 1987, 52, 825-832.
116. Haddy, A.; Aasa, R.; Andrëasson, L. E. Biochemistry 1989, 28, 6954-6959.
117. Falicov, L. M.; Harris, R. A. J. Chem. Phys. 1969, 51, 3153-3158.
118. Cotton, F. A.; Wilkinson, G. Advanced Inorganic Chemistry, 5th ed.; Wiley; New York, 1988; Chapter 33, p 1053.
119. Jang, H. G.; Geib, S. J.; Kaneko, Y.; Nakano, M.; Sorai, M.; Rheingold, A. L.; Montez, B.; Hendrickson, D. N. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 173-186.
120. Vincent, J. B.; Chang, H.-R.; Folting, K.; Huffman, J. C.; Christou, G.; Hendrickson, D. N. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 5703-5711.
121. Cannon, R. D.; White, R. P. Prog. Inorg. Chem. 1988, 36, 195.
122. Mascharak, P. K.; Papaefthymiou, G. C.; Frankel, R. B.; Holm, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 6110-6116.
123. Sontum, S. F.; Noodleman, L.; Case, D. A. In The Challenge of d and f Electrons, Theory and Computation; Salahub, D. R., Zerner, M. C., Eds.; ACS Symposium Series 394; American Chemical Society: Washington, DC, 1989; pp 366-377.
124. Cox, P. A. Chem. Phys. Lett. 1980, 69, 340.
125. Stebler, M.; Ludi, A.; Bürgi, H.-B. Inorg. Chem. 1986, 25, 4743-4750.
126. Perrëe-Fauvet, M.; Gaudemer, A.; Bonvoisin, J.; Girerd, J.-J.; Boucly-Goester, C.; Boucly, P. Inorg. Chem. 1989, 28, 3533-3538.
127. Bohm, D. Quantum Theory, Dover Publications: New York, 1989; Chapter 19, p 488.
128. Stevens, K. W. H.Prog. Inorg. Chem. 1988, 36, 195.
129. Huang, K.; Manousakis, E. Phys. Rev. B 1987, 36, 8302-8308.
130. Carney, M. J.; Papaefthymiou, G. C.; Spartalian, K.; Frankel, R. B.; Holm, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 6084-6095.
131. Auric, P.; Gaillard, J.; Meyer, J.; Moulis, J.-M. Biochem. J. 1987, 242, 525.
132. Landau, L.; Lifchitz, E. Mécanique Quantique; Editions MIR: Moscou, 1967; Chapter 9.