X-ray crystallography and biological metal centers: Is seeing believing?

Inorganic Chemistry

Volumn 44, Issue 4, 2005, Pages 770-778

  Sommerhalter, Monika ^a   Lieberman, Raquel L ^a   Rosenzweig, Amy C ^a  

^a NONE

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACID; ENZYME; LIGAND; METAL; METHANE MONOOXYGENASE; RIBONUCLEOTIDE REDUCTASE;

BIOPHYSICS; CALCULATION; CHEMISTRY; CRYSTAL STRUCTURE; OXIDATION REDUCTION STATE; PROTEIN FOLDING; PROTEIN STRUCTURE; PROTON TRANSPORT; QUALITY CONTROL; REVIEW; SPECTROSCOPY; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

AMINO ACIDS; BIOLOGICAL PRODUCTS; CATIONS; CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; LIGANDS; METALLOPROTEINS; METALS; MODELS, MOLECULAR; OXIDATION-REDUCTION; OXYGENASES; PROTEIN CONFORMATION; PROTEIN FOLDING; RIBONUCLEOTIDE REDUCTASES;

EID: 13844294471     PISSN: 00201669     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic0485256     Document Type: Review

References (91)

1. Bradford, M. M. Anal. Biochem. 1976, 72, 248-254.
2. Wiechelman, K. J.; Braun, R. D.; Fitzpatrick, J. D. Anal. Biochem. 1988, 175, 231-237.
3. Eklund, H.; Uhlin, U.; Färnegårdh, M.; Logan, D. T.; Nordlund, P. Prog. Biophys. Mol. Biol. 2001, 77, 177-268.
4. Nordlund, P.; Sjöberg, B.-M.; Eklund, H. Nature 1990, 345, 593-598.
5. Brown, N. C.; Eliasson, R.; Reichard, P.; Thelander, L. Eur. J. Biochem. 1969, 9, 512-518.
6. Lynch, J. B.; Juarez-Garcia, C.; Münck, E.; Que, L., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1989, 64, 8091-8096.
7. Atkin, C. L.; Thelander, L.; Reichard, P. J. Biol. Chem. 1973, 248, 7464-7472.
8. Petersson, L.; Gräslund, A.; Ehrenberg, A. J. Biol. Chem. 1980, 255, 6706-6712.
9. Bunker, G.; Petersson, L.; Sjöberg, B.-M.; Sahlin, M.; Chance, M.; Chance, B.; Ehrenberg, A. Biochemistry 1987, 26, 4708-4715.
10. Scarrow, R. C.; Maroney, M. J.; Palmer, S. M.; Que, L., Jr.; Roe, L. A.; Salowe, S. P.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 7857-7864.
11. Sjöberg, B.-M.; Loehr, T. M.; Sanders-Loehr, J. Biochemistry 1982, 27, 96-102.
12. Thelander, L.; Reichard, P. Annu. Rev. Biochem. 1979, 48, 133-158.
13. Nordlund, P.; Eklund, H. J. Mol. Biol. 1993, 231, 123-164.
14. Kauppi, B.; Nielsen, B. B.; Ramaswamy, S.; Larsen, I. K.; Thelander, M.; Thelander, L.; Eklund, H. J. Mol. Biol. 1996, 262, 706-720.
15. Strand, K. R.; Karlsen, S.; Andersson, K. K. J. Biol. Chem. 2002, 277, 34229-34238.
16. Strand, K. R.; Karlsen, S.; Kolberg, M.; Røhr, Å. K. Gorbitz, C. H.; Andersson, K. K. J. Biol. Chem. 2004, 279, 46794-46801.
17. Sommerhalter, M.; Voegtli, W. C.; Perlstein, D. L.; Ge, J.; Stubbe, J.; Rosenzweig, A. C. Biochemistry 2004, 43, 7736-7742.
18. Voegtli, W. C.; Ge, J.; Perlstein, D. L.; Stubbe, J.; Rosenzwerg, A. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 10073-10078.
19. Ge, J.; Perlstein, D. L.; Nguyen, H. H.; Bar, G.; Griffin, R. G.; Stubbe, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 10067-10072.
20. Stout, C. D.; Jensen, L. T. X-ray structure determination: a practical guide; John Wiley & Sons: New York, 1989.
21. Hendrickson, W. A. Science 1991, 254, 51-58.
22. Hendrickson, W. A.; Ogata, C. M. Methods Enzymol. 1997, 276, 494-523.
23. Rice, L. M.; Earnest, T. N.; Brunger, A. T. Acta Crystallogr., Sect. D 2000, 56, 1413-1420.
24. Zumft, W. G. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1997, 61, 533-616.
25. Brown, K.; Tegoni, M.; Prudêncio, M.; Pereira, A. S.; Besson, S.; Moura, J. J.; Moura, I.; Cambilleau, C. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 191-195.
26. Rosenzweig, A. C. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 169-171.
27. Beinert, H. Eur. J. Biochem. 1997, 245, 521-532.
28. Prudêncio, M.; Pereira, A. S.; Tavares, P.; Besson, S.; Cabrito, I.; Brown, K.; Samyn, B.; Devreese, B.; Beeumen, J. V.; Rusnak, F.; Fauque, G.; Moura, J. J. G.; Tegoni, M.; Cambillau, C.; Moura, I. Biochemistry 2000, 39, 3899-3907.
29. Brown, K. R.; Djinovic-Carugo, K.; Haltia, T.; Cabrito, I.; Saraste, M.; Moura, J. J. G.; Moura, I.; Tegoni, M.; Cambillau, C. J. Biol. Chem. 2000, 275, 41133-41136.
30. Haltia, T.; Brown, K.; Tegoni, M.; Cambillau, C.; Saraste, M.; Matilla, K.; Djinovic-Carugo, K. Biochem. J. 2003, 369, 77-88.
31. Lieberman, R. L.; Rosenzweig, A. C. Nature advance online publication, Jan 26, 2005 (doi: 10.1038/nature03311).
32. Lieberman, R. L.; Rosenzweig, A. C. Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 2004, 39, 147-164.
33. Chan, S. I.; Chen, K. H.-C.; Yu, S. S.-F.; Chen, C-L.; Kuo, S. S.-J. Biochemistry 2004, 43, 4421-4430.
34. Kühlbrandt, W. Q. Rev. Biophys. 1988, 21, 429-477.
35. Tsukihara, T.; Aoyama, H.; Yamashita, E.; Tomizaki, T.; Yamaguchi, H.; Shinzawa-Itoh, K.; Nakashima, R.; Yaono, R.; Yoshikawa, S. Science 1995, 269, 1069-1074.
36. Iwata, S.; Ostermeier, C.; Ludwig, B.; Michel, H. Nature 1995, 376, 660-669.
37. Ferreira, K. N.; Iverson, T. M.; Maghloaoui, K.; Barber, J.; Iwata, S. Science 2004, 303, 1831-1838.
38. Lieberman, R. L.; Shrestha, D. B.; Doan, P. E.; Hoffman, B. M.; Stemmler, T. L.; Rosenzwerg, A. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 3820-3825.
39. Nguyen, H.-H. T.; Shiemke, A. K.; Jacobs, S. J.; Hales, B. J.; Lidstrom, M. E.; Chan, S. I. J. Biol. Chem. 1994, 269, 14995-15005.
40. Nguyen, H.-H. T.; Nakagawa, K. H.; Hedman, B.; Elliott, S. J.; Lidstrom, M. E.; Hodgson, K. O.; Chan, S. I. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 12766-12776.
41. Zahn, J. A.; DiSpirito, A. A. J. Bacteriol. 1996, 178, 1018-1029.
42. Choi, D. W.; Kunz, R. C.; Boyd, E. S.; Semrau, J. D.; Antholine, W. E.; Han, J. I.; Zahn, J. A.; Boyd, J. M.; de la Mora, A. M.; DiSpirito, A. A. J. Bacteriol. 2003, 185, 5755-5764.
43. Kim, H. J.; Graham, D. W.; DiSpirito, A. A.; Alterman, M. A.; Galeva, N.; Larive, C. K.; Asunskis, D.; Sherwood, P. M. A. Science 2004, 305, 1612-1615.
44. Basu, P.; Katterle, B.; Andersson, K. K.; Dalton, H. Biochem. J. 2003, 369, 417-427.
45. Nguyen, H. H.; Elliott, S. J.; Yip, J. H.; Chan, S. I. J. Biol. Chem. 1998, 273, 7957-7966.
46. Yu, S. S.-F.; Chen, K. H.-C.; Tseng, M. Y.-H.; Wang, Y.-S.; Tseng, C.-F.; Chen, Y.-J.; Huang, D. S.; Chan, S. I. J. Bacteriol. 2003, 185, 5915-5924.
47. Murphy, M. E. P.; Turley, S.; Kukimoto, M.; Nishiyama, M.; Horinouchi, S.; Sasaki, H.; Tanokura, M.; Adman, E. T. Biochemistry 1995, 34, 12107-12117.
48. Darnault, C.; Volbeda, A.; Kim, E. J.; Legrand, P.; Vernède, X.; Lindahl, P. A.; Fontecilla-Camps, J. C. Nat. Struct. Biol. 2003, 10, 271-279.
49. Svetlitchnyi, V.; Dobbek, H.; Meyer-Klaucke, W.; Meins, T.; Thiele, B.; Römer, P.; Huber, R.; Meyer, O. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 446-451.
50. Doukov, T. I.; Iverson, T. M.; Seravalli, J.; Ragsdale, S. W.; Drennan, C. L. Science 2002, 298, 567-572.
51. Drennan, C. L.; Doukov, T. I.; Ragsdale, S. W. J. Biol. Inorg. Chem. 2004, 9, 511-515.
52. Wilmot, C. M.; Sjögren, T.; Carlsson, G. H.; Berglund, G. I.; Hadju, J. Methods Enzymol. 2002, 353, 301-318.
53. Chen, P.; DeBeer, G., S.; Cabrito, I.; Antholine, W. E.; Moura, J. J. G.; Moura, I.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 744-745.
54. Berglund, G. I.; Carlsson, G. H.; Smith, A. T.; Szöke, H.; Henriksen, A.; Hajdu, J. Nature 2002, 417, 463-468.
55. Logan, D. T.; Su, X.-D.; Åberg, A.; Regnström, K.; Hajdu, J.; Eklund, H.; Nordlund, P. Structure 1996, 4, 1053-1064.
56. Eriksson, M.; Jordan, A.; Eklund, H. Biochemistry 1998, 37, 13359-13369.
57. Lindqvist, Y.; Huang, W.; Schneider, G.; Shanklin, J. EMBO J. 1996, 15, 4081-4092.
58. Lieberman, R. L.; Arciero, D. M.; Hooper, A. B.; Rosenzweig, A. C. Biochemistry 2001, 40, 5674-5681.
59. Voegtli, W. C.; Sommerhalter, M.; Saleh, L.; Baldwin, J.; Bollinger, J. M., Jr.; Rosenzweig, A. C. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 15822-15830.
60. Nordlund, P. Ph.D. Thesis, Swedish University of Agricultural Sciences, 1990.
61. 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.
62. Torrent, M.; Musaev, D. G.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. B 2001, 705, 322-327.
63. Luzatti, P. V. Acta Crystallogr. 1952, 5, 802-810.
64. Read, R. J. Acta Crystallogr. 1986, A42, 140-149.
65. Cruickshank, D. W. J. Acta Crystallogr. 1999, D55, 583-601.
66. Pulver, S. C.; Tong, W. H.; Bollinger, J. M., Jr.; Stubbe, J.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 12664-12678.
67. Andersson, M. E.; Högbom, M.; Rinaldo-Matthis, A.; Andersson, K. K.; Sjöberg, B.-M.; Nordlund, P. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2346-2352.
68. 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.
69. Högbom, M.; Andersson, M. E.; Nordlund, P. J. Biol. Inorg. Chem. 2001, 6, 315-323.
70. Wei, P.-P.; Skulan, A. J.; Mitic, N.; Yang, Y.-S.; Saleh, L.; Bollinger, J. M., Jr.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3777-3788.
71. Cook, S. A.; Shiemke, A. K. J. Inorg. Biochem. 1996, 63, 273-284.
72. Semrau, J. D.; Chistoserdov, A.; Lebron, J.; Costello, A.; Davagnino, J.; Kenna, E.; Holmes, A. J.; Finch, R.; Murrell, J. C.; Lidstrom, M. E. J. Bacteriol. 1995, 177, 3071-3079.
73. Ward, N.; Larsen, O.; Sakwa, J.; Bruseth, L.; Khouri, H.; Durkin, A. S.; Dimitrov, G.; Jiang, L.; Scanlan, D.; Kang, K. H.; Lewis, M.; Nelson, K. E.; Metheacute, B.; Wu, M.; Heidelberg, J. F.; Paulsen, I. T.; Fouts, D.; Ravel, J.; Tettelin, H.; Ren, Q.; Read, T.; DeBoy, r. T.; Seshadri, R.; Salzberg, S. L.; Jensen, H. B.; Birkeland, N. K.; Nelson, W. C.; Dodson, R. J.; Grindhaug, S. H.; Holt, I.; Eidhammer, I.; Jonason, I.; Vanaken, S.; Utterback, T.; Feldblyum, T. V.; Fraser, C. M.; Lillehaug, J. R.; Eisen, J. A. PLoS Biol. 2004, 2, e303.
74. Kleywegt, G. J. Acta Crystallogr. 1996, D52, 842-857.
75. 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.
76. DeRose, V.; Liu, K. E.; Lippard, S. J.; Hoffman, B. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6440-6441.
77. Rosenzweig, A. C.; Frederick, C. A.; Lippard, S. J.; Nordlund, P. Nature 1993, 366, 537-543.
78. Dauter, Z. Methods Enzymol. 2003, 368, 288-337.
79. Carugo, O.; Bordo, D. Acta Crystallogr. 1999, D55, 479-483.
80. 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.
81. Farrar, J. A.; Zumft, W. G.; Thomson, A. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 9891-9896.
82. Rasmussen, T.; Berks, B. C.; Sanders-Loehr, J.; Dooley, D. M.; Zumft, W. G.; Thomson, A. J. Biochemistry 2000, 39, 12753-12756.
83. Ramagopal, U. A.; Dauter, M.; Dauter, Z. Acta Crystallogr. 2003, D59, 1020-1027.
84. Kirn, J.; Rees, D. C. Science 1992, 257, 1677-1682.
85. Einsle, O.; Tezcan, F. A.; Andrade, S. L. A.; Schmid, B.; Yoshida, M.; Howard, J. B.; Rees, D. C. Science 2002, 297, 1696-1700.
86. Lee, H.-I.; Thrasher, K. S.; Dean, D. R.; Newton, W. E.; Hoffman, B. M. Biochemistry 1998, 37, 13370-13378.
87. Lee, H.-I.; Benton, P. M. C.; Laryukhin, M.; Igarashi, R. Y.; Dean, D. R.; Seefeldt, L. C.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5604-5605.
88. Hinnemann, B.; Nørskov, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1466-1467.
89. Hinnemann, B.; Nørskov, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3920-3927.
90. Prigge, S. T.; Eipper, B. A.; Mains, R. E.; Amzel, L. M. Science 2004, 304, 864-867.
91. Tocheva, E. I.; Rosell, F. I.; Mauk, A. G.; Murphy, M. E. P. Science 2004, 304, 867-870.