Copper-zinc superoxide dismutase: Theoretical insights into the catalytic mechanism

Inorganic Chemistry

Volumn 44, Issue 9, 2005, Pages 3311-3320

  Pelmenschikov, Vladimir ^a   Siegbahn, Per E M ^a  

^a STOCKHOLM UNIVERSITY   (Sweden)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COPPER; HISTIDINE; SUPEROXIDE DISMUTASE; ZINC;

ALGORITHM; ARTICLE; CATALYSIS; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; CONFORMATION; METABOLISM; OXIDATION REDUCTION REACTION; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE; THEORETICAL MODEL; THERMODYNAMICS; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

ALGORITHMS; CATALYSIS; COPPER; CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; HISTIDINE; MODELS, THEORETICAL; MOLECULAR CONFORMATION; MOLECULAR STRUCTURE; OXIDATION-REDUCTION; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY; SUPEROXIDE DISMUTASE; THERMODYNAMICS; ZINC;

EID: 18944398765     PISSN: 00201669     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic050018g     Document Type: Article

References (71)

1. Fridovich, I. J. Biol. Chem. 1989, 264, 7761-7764.
2. Fridovich, I. J. Exp. Biol 1998, 201, 1203-1209.
3. Rosen, D. R.; Siddique, T.; Patterson, D.; Figlewicz, D. A.; Sapp, P.; Hentati, A.; Donaldson, D.; Goto, J.; O'Regan, J. P.; Deng, H. X. Nature 1993, 362, 59-62.
4. Stathopulos, P. B.; Rumfeldt, J. A.; Scholz, G. A.; Irani, R. A.; Frey, H. E.; Hallewell, R. A.; Lepock, J. R.; Meiering, E. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 7021-7026.
5. Liochev, S. I.; Fridovich, I. Free Radical Biol. Med. 2003, 34, 1383-1389.
6. McCord, J. M.; Fridovich, I. J. Biol. Chem. 1969, 244, 6049-6055.
7. Tainer, J. A.; Getzoff, E. D.; Beem, K. M.; Richardson, J. S.; Richardson, D. C. J. Mol. Biol. 1982, 160, 181-217.
8. Tainer, J. A.; Getzoff, E. D.; Richardson, J. S.; Richardson, D. C. Nature 1983, 306, 284-287.
9. Bordo, D.; Pesce, A.; Bolognesi, M., E.; S. M.; Falconi, M.; Desideri, A. In Handbook of Metalloproteins, Vol. 2; Messerschmidt, A., Huber, R., Poulos, T. L., Wieghardt, K., Eds.; Wiley & Sons: Chichester, 2001.
10. Getzoff, E. D.; Tainer, J. A.; Weiner, P. K.; Kollman, P. A.; Richardson, J. S.; Richardson, D. C. Nature 1983, 306, 287-290.
11. Bannister, J. V.; Parker, M. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1985, 82, 149-152.
12. Beyer, W. F., Jr.; Fridovich, I.; Mullenbach, G. T.; Hallewell, R. J. Biol. Chem. 1987, 262, 11182-11187.
13. Polticelli, F.; Battistoni, A.; O'Neill, P.; Rotilio, G.; Desideri, A. Protein Sci. 1998, 7, 2354-2358.
14. Stroppolo, M. E.; Falconi, M.; Caccuri, A. M.; Desideri, A. Cell. Mol. Life Sci. 2001, 58, 1451-1460.
15. Fee, J. A.; Bull, C. J. Biol. Chem. 1986, 28, 13000-13005.
16. Koppenol, W. H. In Oxygen and Oxyradicals in Chemistry and Biology; Rodgers, M. A. J., Powers, E. L., Eds.; Academic Press: New York, 1981.
17. Miller, A.-F. Curr. Opin. Chem. Biol. 2004, 8, 162-168.
18. Liochev, S. I.; Fridovich, I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 2891-2896.
19. Imlay, J. A.; Fridovich, I. J. Biol. Chem. 1997, 266, 6957-6965.
20. Ponderoso, J. J.; Lisdero, C.; Schopfer, F.; Riobo, N.; Carreras, M. C.; Cadenas, E.; Boveris, A. J. Biol. Chem. 1999, 274, 37709-37716.
21. Hart, P. J.; Balbirnie, M. M.; Ogihara, N. L.; Nersissian, A. M.; Weiss, M. S.; Valentine, J. S.; Eisenberg, D. Biochemistry 1999, 38, 2167-2178.
22. Konecny, R.; Li, J.; Fisher, C. L.; Dillet, V.; Bashford, D.; Noodleman, L. Inorg. Chem. 1999, 38, 940-950.
23. Noodleman, L.; Lovell, T.; Han, W.-G.; Li, J.; Himo, F. Chem. Rev. 2004, 104, 459-508.
24. Hough, M. A.; Hasnain, S. S. Structure 2003, 11, 937-946.
25. Banci, L.; Bertini, I.; Bruni, B.; Carloni, P.; Luchinat, C.; Mangani, S.; Orioli, P. L.; Piccioli, M.; Rypniewski, W.; Wilson, K. S. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1994, 202, 1088-1095.
26. Rypniewski, W. R.; Mangani, S.; Bruni, B.; Orioli, P. L.; Casati, M.; Wilson, K. S. J. Mol. Biol. 1995, 251, 282-296.
27. Ferraroni, M.; Rypniewski, W. R.; Bruni, B.; Orioli, P.; Mangani, S. J. Biol. Inorg. Chem. 1998, 3, 411-422.
28. Sette, M.; Bozzi, M.; Battistoni, A.; Fasano, M.; Paci, M.; Rotilio, G. FEBS Lett. 2000, 483, 21-26.
29. Bertini, I.; Banci, L.; Luchinat, C.; Bielski, B. H. J.; Cabelli, D. E.; Mullenbach, G. T.; Hallewell, R. A. J. Am. Chem. Soc. 1989, 483, 714-719.
30. Klug-Roth, D.; Fridovich, I.; Rabani, J. J. Am. Chem. Soc. 1973, 95, 2786-2790.
31. Fielden, E. M.; Roberts, P. B.; Bray, R. C.; Lowe, D. J.; Mautner, G. N.; Rotilio, G.; Calabrese, L. Biochem. J. 1974, 139, 49-60.
32. Bailey, D. B.; Ellis, P. D.; Fee, J. A. Biochemistry 1980, 19, 591-596.
33. Murphy, L. M.; Strange, R. W.; Hasnain, S. S. Structure 1997, 5, 371-379.
34. Leone, M.; Cupane, A.; Militello, V.; Stroppolo, M. E.; Desideri, A. Biochemistry 1998, 37, 4459-4464.
35. Ogihara, N. L.; Parge, H. E.; Hart, P. J.; Weiss, M. S.; Goto, J. J.; Crane, B. R.; Tsang, J.; Slater, K.; Roe, J. A.; Valentine, J. S.; Eisenberg, D.; Tainer, J. A. Biochemistry 1996, 35, 2316-2321.
36. Stein, J. P.; Faekler, J. P. J.; McClune, G. J.; Fee, J. A.; Chan, L. T. Inorg. Chem. 1979, 18, 3511-3519.
37. Barrette, W. C. J.; Sawyer, D. T.; Fee, J. A.; Asada, K. Biochemistry 1983, 22, 624-627.
38. Fee, J. A.; DiCorleto, P. E. Biochemistry 1973, 12, 4893-4899.
39. Lawrence, G. D.; Sawyer, D. T. Biochemistry 1979, 18, 3045-3050.
40. St. Clair, C. S.; Gray, H. B.; Valentine, J. S. Inorg. Chem. 1992, 31, 925-927.
41. Azab, H. A.; Banci, L.; Borsari, M.; Luchinat, C.; Sola, M.; Viezzoli, M. S. Inorg. Chem. 1992, 31, 4649-4655.
42. Verhagen, M. F.; Meussen, E. T.; Hagen, W. R. Biochim. Biophys. Acta 1995, 1244, 99-103.
43. Fisher, C. L.; Cabelli, D. E.; Tainer, J. A.; Hallewell, R. A.; Getzoff, E. D. Proteins 1994, 19, 24-34.
44. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098-3100.
45. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1372.
46. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
47. Schrödinger, L. L. C. JAGUAR 5.5; Portland, OR, 2003.
48. Hay, P.; Wadt, W. J. Chem. Phys. 1985, 82, 299-310.
49. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A., Jr.; 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. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
50. Tannor, D.; Marten, B.; Murphy, R.; Friesner, R.; Sitkoff, D.; Nicholls, A.; Honig, B.; Ringnalda, M.; Goddard, W., III. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 11875-11882.
51. Marten, B.; Kim, K.; Cortis, C.; Friesner, R.; Murphy, R.; Ringnalda, M.; Sitkoff, D.; Honig, B. J. Phys. Chem. 1996, 100, 11775-11788.
52. McQuarrie, D.; Simon, J. Molecular Thermodynamics; University Science Books: Sausalito, CA, 1999.
53. Amzel, L. M. Proteins 1997, 28, 144-149.
54. Siegbahn, P. Q. Rev. Biophys. 2003, 36, 91-145.
55. Bielski, B. H. J.; Cabelli, D. E.; Arudi, R. L.; Ross, A. B. J. Phys. Chem. Ref. Data 1985, 14, 1041-1100.
56. Pelmenschikov, V.; Siegbahn, P. E. M. J. Biol. Inorg. Chem. 2003, 8, 653-662.
57. Pelmenschikov, V.; Cho, K.-B.; Siegbahn, P. E. M. J. Comput. Chem. 2004, 25, 311-321.
58. Wuerges, J.; Lee, J.-W.; Yim, Y.-I.; Yim, H.-S.; Rang, S.-O.; Carugo, K. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 8569-8574.
59. Fisher, C. L.; Cabelli, D. E.; Hallewell, R. A.; Beroza, P.; Lo, T. P.; Getzoff, E. D.; Tainer, J. A. Proteins 1997, 29, 103-112.
60. Beckman, J. S.; Estewez, A. G.; Crow, J. P.; Barbeito, L. Trends Neurosci. 2001, 24, S15-S20.
61. Estewez, A. G.; Crow, J. P.; Sampson, J. B.; Reiter, C.; Zhuang, Y.; Richardson, G. J.; Tarpey, M. M.; Barbeito, L.; Beckman, J. S. Science 1999, 286, 2498-2500.
62. Hodgson, E. K.; Fridovich, I. Biochemistry 1975, 14, 5294-5298.
63. Bray, R. C.; Cockle, S. H.; Fielden, E. M.; Roberts, P. B.; Rotilio, G.; Calabrese, L. Biochem. J. 1974, 139, 43-48.
64. Blech, D. M.; Borders, C. L., Jr. Arch. Biochem. Biophys. 1983, 224, 579-586.
65. Liochev, S. I.; Fridovich, I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 743-744.
66. Yim, M. B.; Chock, P. B.; Stadtman, E. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, 87, 5006-5010.
67. Yamaguchi, K. S.; Spencer, L.; Sawyer, D. T. FEES Lett. 1986, 197, 249-252.
68. Salvador, A.; Sousa, J.; Pinto, R. E. Free Radical Biol. Med. 2001, 31, 1208-1215.
69. De Grey, A. D. DNA Cell Biol. 2002, 21, 251-257.
70. Villa, J,; Strajbl, M.; Glennon, T. M.; Sham, Y. Y.; Chu, Z. T.; Warshel, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 11899-11904.
71. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14, 33-38.