Oxygen activation mechanism at the binuclear site of heme-copper oxidase superfamily as revealed by time-resolved resonance raman spectroscopy

Progress in Inorganic Chemistry

Volumn 45, Issue , 1997, Pages 431-479

  Kitagawa, Teizo ^a   Ogura, Takashi ^a  

^a INSTITUTE FOR MOLECULAR SCIENCE   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 27844524873     PISSN: 00796379     EISSN: None     Source Type: Book Series    
DOI: None     Document Type: Article

References (127)

1. M. Wikstrom, K. Krab, and M. Saraste, Cytochrome Oxidase; A Synthesis, Academic, New York, 1981.
2. B. G. Malmstrom, Chem. Rev., 90, 1247 (1990).
3. M. Saraste, Q. Rev. Biophys., 23, 331 (1990).
4. Y. Anraku, Annu. Rev. Biochem., 57, 101 (1988).
5. N. Sone, T. Ogura, S. Noguchi, and T. Kitagawa, Biochemistry, 33, 849 (1994).
6. K. A. Gray, M. Grooms, H. Myllykallio, C. Moomaw, C. Slaughter, and F. Daldal, Biochemistry, 33, 3120 (1994).
7. J. A. Garcia-Horsman, E. Berry, J. P. Shapleigh, J. O. Alben, and R. B. Gennis, Biochemistry, 33, 3113 (1994).
8. Y. Anraku and R. B. Gennis, Trends Biochem., 12, 262 (1987).
9. P. M. H. Kroneck, W. A. Antholine, J. Riester, and W. G. Zumft, FEBS Lett., 242, 70 (1988).
10. B. F. Van Gelder and H. Beinert, Biochim. Biophys. Acta, 189, 1 (1969).
11. J. Wang, Y-c. Ching, D. L. Rousseau, J. J. Hill, J. Rumbley, R. B. Gennis, J. Am. Chem. Soc., 115, 3390 (1993).
12. S. Hirota, T. Ogura, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, M. Nagai, and T. Kitagawa, J. Phys. Chem., 98, 6652 (1994).
13. J. P. Hosler, Y. Kim, J. Shapleigh, R. B. Gennis, J. O. Alben, S. Ferguson-Miller, and G. T. Babcock, J. Am. Chem. Soc., 116, 5515 (1994).
14. T. Uno, T. Mogi, M. Tsubaki, Y. Nishimura, and Y. Anraku, J. Biol. Chem., 269, 11912 (1994).
15. J. Wang, S. Takahashi, D. L. Rousseau, J. P. Hosler, S. Ferguson-Miller, D. M. Mitchell, and R. B. Gennis, 34, 9819 (1995).
16. N.-T. Yu and E. A. Kerr, in Biological Applications of Raman Spectroscopy, T. G. Spiro, Ed., Wiley-Interscience, New York, vol. 3, 1988, pp. 39-95.
17. J. O. Alben, P. P. Moh, F. G. Flamingo, and R. A. Altschuld, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 78, 234 (1981).
18. J. Wang, K. A. Gray, F. Daldal, and D. L. Rousseau, J. Am. Chem. Soc., 117, 9363 (1995).
19. S. Iwata, C. Ostermeier, B. Ludwig, and H. Michel, Nature (London), 376, 660 (1995).
20. T. Tsukihara, H. Aoyama, E. Yamashita, T. Tomizaki, H. Yamaguchi, K. Shinzawa-Itoh, R. Nakashima, R. Yaono, and S. Yoshikawa, Science, 269, 1069 (1995).
21. P. Lappalainen, R. Aasa, B. G. Malmstrom, and M. Saraste, J. Biol. Chem., 268, 24616 (1993).
22. J. van der Oost, P. Lappalainen, A. Musacchio, A. Warne, L. Lemieux, J. Rumbley, R. B. Gennis, R. Aasa, T. Pascher, B. G. Malmstrom, and M. Saraste, EMBO J, 77, 3209 (1992).
23. M. Wilmanns, P. Lappalainen, M. Kelly, E. Sauer-Eriksson, and M. Saraste, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 92, 11955 (1995).
24. W. E. Antholine, D. H. W. Kastrau, G. C. M. Steffens, G. Buse, W. G. Zumft, and P. M. H. Kroneck, Eur. J. Biochem., 209, 875 (1992).
25. N. J. Blackburn, M. E. Barr, W. H. Woodruff, J. van der Oost, and S. de Vries, Biochemistry, 33, 10401 (1994).
26. S. Takahashi, T. Ogura, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, and T. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc., 113, 9400 (1991).
27. C. R. Andrew, P. Lappalainen, M. Saraste, M. T. Hay, Y. Lu, C. Dennison, G. W. Canters, J. A. Fee, C. E. Stutter, N. Nakamura, and J. Sanders-Loehr, J. Am. Chem. Soc., 117, 10759 (1995).
28. B. C. Hill, J. Biol. Chem., 266, 2219 (1991).
29. J. P. Hosler, M. P. Espe, Y. Zhen, G. T. Babcock, and S. Ferguson-Miller, Biochemistry, 34, 7586 (1995).
30. L. Powers, B. Chance, Y. Ching, and P. Angiolillo, Biophys. J. 34, 465 (1981).
31. M. Wikstrom, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 78, 4051 (1981).
32. N. Sone and P. C. Hinkle, J. Biol. Chem., 257, 12600 (1982).
33. S. I. Chan and P. M. Li, Biochemistry, 29, 1 (1990).
34. G. T. Babcock and M. Wikstrom, Nature (London), 356, 301 (1992).
35. R. D. Jones, D. A. Summerville, and F. Basolo, Chem. Rev., 79, 139 (1979).
36. J. S. Griffith, Proc. R. Soc. London, Ser A, 235, 23 (1956).
37. L. Pauling, Nature (London), 203, 182 (1964).
38. S. V. A. Phillips, J. Mol. Biol., 142, 531 (1980).
39. B. C. Hill, C. Greenwood, and P. Nicholls, Biochim. Biophys. Acta, 853, 91 (1986).
40. C. Varotsis, W. H. Woodruff, and G. T. Babcock, J. Am. Chem. Soc., 111, 6439 (1989);
41. J. Am. Chem. Soc., 112, 1297 (1990).
42. T. Ogura, S. Takahashi, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, and T. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc., 112, 5630 (1990).
43. S. Han, Y.-c. Ching, and D. L. Rousseau, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 87, 2491 (1990).
44. T. Ogura, S. Takahashi, S. Hirota, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, E. H. Appelman, and T. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc., 115, 8527 (1993).
45. T. Kitagawa and Y. Mizutani, Coord. Chem. Rev., 135/136, 685 (1994).
46. Q. H. Gibson and C. Greenwood, Biochem. J., 86, 541 (1963).
47. R. B. Dyer, K. A. Peterson, P. O. Stoutland, and W. H. Woodruff, Biochemistry, 33, 500 (1994).
48. S. Takahashi, Y.-c. Ching, J. Wang, and D. L. Rousseau, J. Biol. Chem., 270 8405 (1995).
49. Y. Orii, Ann. N.Y. Acad. Sci., 550, 105 (1988).
50. M. Oliveberg, P. Brzezinski, and B. G. Malmstrom, Biochim. Biophys. Acta, 977, 322 (1989).
51. R. S. Blackmore, C. Greenwood, and Q. H. Gibson, J. Biol. Chem., 266, 19245 (1991).
52. M. Oliveberg and B. G. Malmstrom, Biochemistry, 31, 3560 (1992).
53. M. I. Verkhovsky, J. E. Morgan, and M. Wikstrom, Biochemistry, 33, 3079 (1994).
54. Y. Orii, Chem. Scr., 28A, 63 (1988).
55. C. Varotsis and G. T. Babcock, J. Am. Chem. Soc., 117, 11260 (1995).
56. T. Nilsson, S. Hallen, and M. Oliveberg, FEBS Lett., 260, 45 (1990).
57. S. Hallen and T. Nilsson, Biochemistry, 31, 11853 (1992).
58. B. Chance, S. Saronio, and J. S. Leigh, Jr., J. Biol. Chem., 250, 9226 (1975).
59. Y. Orii and T. E. King, J. Biol. Chem., 251, 7487 (1976).
60. G. M. Clore, L.-E. Andreasson, B. Karlsson, and B. G. Malmstrom, Biochem. J., 185, 139 (1980).
61. B. Karlsson, R. Aasa, T. Vanngard, and B. G. Malmstrom, FEBS Lett., 131 186 (1981).
62. O. Hansson, B. Karlsson, R. Aasa, T. Vanngard, and B. G. Malmstrom, EMBO J., 1, 1295 (1982).
63. D. F. Blair, S. N. Witt, and S. I. Chan, J. Am. Chem. Soc., 107, 7389 (1985).
64. S. N. Witt, D. F. Blair, and S. I. Chan, J. Biol. Chem., 261, 8104 (1986).
65. S. N. Witt and S. I. Chan, J. Biol. Chem., 262, 1446 (1987).
66. F. G. Fiamingo, R. A. Altschuld, P. P. Moh, and J. O. Alben, J. Biol. Chem., 257, 1639 (1982).
67. R. B. Dyer, O. Einarsdottir, P. M. Killough, J. J. Lopez-Garriga, and W. H. Woodruff, J. Am. Chem. Soc., 111, 7657 (1989).
68. M. Wikstrom, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 78, 4051 (1981).
69. T. V. Vlygodina and A. A. Konstantinov, Ann. N. Y. Acad. Sci., 550, 124 (1988).
70. M. Wikstrom, Nature (London), 338, 776 (1989).
71. G. M. Clore, L.-E. Andreasson, B. Karlsson, and B. G. Malmstrom, Biochem. J., 185, 155 (1980).
72. S. Han, Y.-c. Ching, and D. L. Rousseau, J. Am. Chem. Soc., 112, 9445 (1990).
73. Y. Orii and K. Okunuki, J. Biochem., 54, 207 (1963).
74. M. Fabian and G. Palmer, Biochemistry, 34, 13802 (1995).
75. T. Kitagawa, Adv. Spectrosc., 13, 443 (1986).
76. T. Kitagawa and Y. Ozaki, Structure Bonding, 64, 71 (1987).
77. T. G. Spiro, Ed., Biological Applications of Raman Spectroscopy, Wiley, New York, Vol. 3, 1988.
78. H. Hori and T. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc., 102, 3608 (1980).
79. K. Nagai, T. Kitagawa, and H. Morimoto, J. Mol. Biol, 136, 271 (1980).
80. J. Teraoka and T. Kitagawa, J. Biol. Chem., 256, 3969 (1981).
81. T. Ogura, K. Honnami, T. Oshima, S. Yoshikawa, and T. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc., 105, 7781 (1983).
82. H. Brunner, Naturwissenschaften, 61, 71 (1974).
83. S. Hashimoto, Y. Tatsuno, and T. Kitagawa, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 83, 2417 (1986).
84. A. J. Sitter, C. M. Reczek, and J. Terner, J. Biol. Chem., 260, 7517 (1985).
85. S. A. Asher and T. M. Schuster, Biochemistry, 18, 5377 (1979).
86. H. E. van Wart and J. Zimmer, J. Biol. Chem., 260, 8372 (1985).
87. L. M. Proniewicz, I. R. Paeng, and K. Nakamoto, J. Am. Chem. Soc., 113, 3294 (1991).
88. N. Kitajima, H. Fukui, Y. Moro-oka, Y. Mizutani, and T. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc., 112, 6402 (1990).
89. J. B. R. Dunn, D. F. Shriver, and I. M. Klotz, Arch. Biochem. Biophys., 224, 473 (1983).
90. E. McCandish, A. R. Miksztal, M. Nappa, A. Q. Sprenger, J. S. Valentine, J. D. Stong, and T. G. Spiro, J. Am. Chem. Soc., 102, 4268 (1980).
91. A. J. Sitter, J. R. Shifflett, and J. Terner, J. Biol. Chem., 263, 13032 (1988).
92. T. Kitagawa and T. Ogura, Adv. Spectrosc., 21, 139 (1993).
93. G. T. Babcock, J. M. Jean, L. N. Johnston, G. Palmer, and W. H. Woodruff, J. Am. Chem. Soc., 106, 8305 (1984).
94. J. Teraoka, T. Ogura, and T. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc., 104, 7354 (1982).
95. K.-J. Paeng and J. R. Kincaid, J. Am. Chem. Soc., 110, 7913 (1988).
96. W. A. Oertling and G. T. Babcock, Biochemistry, 27, 3331 (1988).
97. T. Ogura and T. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc., 109, 2177 (1987).
98. V. Palaniappan and J. Terner, J. Biol. Chem., 264, 16046 (1989).
99. T. Ogura, and T. Kitagawa, Rev. Sci. Instrum., 59, 1316 (1988).
100. D. A. Proshlyakov, T. Ogura, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, and T. Kitagawa, Biochemistry, 35, 76 (1996).
101. T. Ogura, S. Yoshikawa, and T. Kitagawa, Biochemistry, 28, 8022 (1989).
102. T. Ogura, S. Takahashi, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, and T. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc., 112, 5630 (1990).
103. T. Ogura, S. Takahashi, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, and T. Kitagawa, J. Biol. Chem., 265, 14721 (1990).
104. C. Varotsis, Y. Zhang, E. H. Appelman, and G. T. Babcock, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 90, 237 (1993).
105. S. Han, Y.-c. Ching, and D. L. Rousseau, Nature (London), 348, 89 (1990).
106. T. Ogura, S. Takahashi, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, and T. Kitagawa, Bull. Chem. Soc. Jpn., 64, 2901 (1991).
107. T. Ogura, S. Hirota, D. A. Proshlyakov, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, and T. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc., 118, 5443 (1996).
108. C. Varotsis, W. H. Woodruff, and G. T. Babcock, J. Biol. Chem., 265, 11131 (1990).
109. S. Hirota, T. Mogi, T. Ogura, T. Hirano, Y. Anraku, and T. Kitagawa, FEBS Lett., 352, 67 (1994).
110. M. A. Kahlow, T. H. Zukeri, R. B. Gennis, and T. M. Loehr, Biochemistry, 30, 11485 (1991).
111. J. Matysik, T. Ogura, K. Itoh-Shinzawa, S. Yoshikawa, and T. Kitagawa, to be published.
112. D. A. Proshlyakov and T. Kitagawa, to be published.
113. S. Takahashi and D. L. Rousseau, Private Communication and TRVS-7, Santa Fe (1995).
114. H. Fujii and K. Ichikawa, Inorg. Chem., 31 1110 (1992).
115. T. J. Collins, R. D. Powell, C. Slebodnick, E. S. Uffelman, J. Am. Chem. Soc., 112, 899 (1990).
116. C. Champochiaro, J. A. Hofmann, and D. F. Bocian, Inorg. Chem., 24, 449 (1985).
117. W.-D. Wagner and K. J. Nakamoto, J. Am. Chem. Soc., 111, 1590 (1989).
118. Y. O. Su, R. S. Czernuszewicz, L. A. Miller, and T. G. Spiro, J. Am. Chem. Soc., 110, 4150 (1988).
119. S. Mahapatra, J. A. Halfen, E. C. Wilkinson, G. Pan, C. J. Cramer, L. Que, Jr., and W. B. Tolman, J. Am. Chem. Soc., 117, 8865 (1995).
120. M. Wikstrom, Nature (London), 338, 776 (1989).
121. D. A. Proshlyakov, T. Ogura, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, E. H. Appelman and T. Kitagawa, J. Biol. Chem., 269, 29385 (1994).
122. D. A. Proshlyakov, T. Ogura, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, and T. Kitagawa, Biochemistry, 35, 8580-8586 (1996).
123. W. H. Vanesste, Biochemistry, 5, 838 (1966).
124. D. Sherman, S. Kotake, N. Ishibe, and R. A. Copeland, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 88, 4265 (1991).
125. G. T. Babcock, P. M. Callahan, M. R. Ondrias, and I. Salmeen, Biochemistry, 20, 959 (1981).
126. K. R. Carter, T. M. Antalis, G. Palmer, N. S. Ferris, and W. H. Woodruff, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 78, 1652 (1981).
127. L. Weng and G. M. Baker, Biochemistry, 30, 5727 (1991).