Acidity of a Cu-bound histidine in the binuclear center of cytochrome c oxidase

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 109, Issue 47, 2005, Pages 22629-22640

  Fadda, Elisa ^a   Chakrabarti, Nilmadhab ^a   Pomès, Régis ^a  

^a HOSPITAL FOR SICK CHILDREN   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACIDITY; BIOLOGICAL MEMBRANES; ENZYMES; IRON COMPOUNDS; PHASE EQUILIBRIA; PROTEINS; REDUCTION;

BINUCLEAR CENTER; MITOCHONDRIAL MEMBRANE; MOLECULAR OXYGEN;

COPPER;

COPPER; CYTOCHROME C OXIDASE; HISTIDINE; ORGANOMETALLIC COMPOUND;

ARTICLE; CHEMICAL MODEL; CHEMISTRY; ENZYMOLOGY; PH; PROTEIN CONFORMATION; RHODOBACTER SPHAEROIDES; STEREOISOMERISM; STRUCTURE ACTIVITY RELATION;

COPPER; ELECTRON TRANSPORT COMPLEX IV; HISTIDINE; HYDROGEN-ION CONCENTRATION; MODELS, CHEMICAL; ORGANOMETALLIC COMPOUNDS; PROTEIN CONFORMATION; RHODOBACTER SPHAEROIDES; STEREOISOMERISM; STRUCTURE-ACTIVITY RELATIONSHIP;

EID: 29144445121     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp052734+     Document Type: Article

References (91)

1. Wikström, M. Nature 1977, 273, 271.
2. Gennis, R. B. Front. Biosci. 2004, 1, 581.
3. Saraste, M. Science 1999, 283, 1488.
4. Ferguson-Miller, S.; Babcock, G. T. Chem. Rev. 1996, 96, 2889.
5. Wikström, M. Curr. Opin. Struct. Biol. 1998, 8, 480.
6. Svensson-Ek, M.; Abramson, J.; Larsson, G.; Törnroth, S.; Brzezinski, P.; Iwata, S. J. Mol. Biol. 2002, 321, 329.
7. Iwata, S.; Ostermeier, C.; Ludwig, B.; Michel, H. Nature 1995, 376, 660.
8. Tsukihara, T.; Aoyama, H.; Yamashita, E.; Tomizaki, T.; Yamaguchi, H.; Shinzawa-Itoh, K.; Nakashima, R.; Yaono, R.; Yoshikawa, S. Science 1995, 269, 1069.
9. Gennis, R. B. Biochim. Biophys. Acta 1998, 1365, 241.
10. Wikström, M.; Jasaitis, A.; Backgren, C.; Puustinen, A.; Verkhovsky, M. I. Biochim. Biophys. Acta 2000, 1459, 514.
11. Wikström, M. Biochim. Biophys. Acta 2000, 1458, 188.
12. Wikström, M.; Verkhovsky, M. I. Biochim. Biophys. Acta 2002, 1555, 128.
13. Wikström, M.; Verkhovsky, M. I.; Hummer, G. Biochim. Biophys. Acta 2003, 1604, 61.
14. Popović, D. M.; Stuchebrukhov, A. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 726, 1858.
15. Popović, D. M.; Stuchebrukhov, A. A. FEBS Lett. 2004, 566, 126.
16. Gennis, R. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 12747.
17. Michel, H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 12819.
18. Olkhova, E.; Hutter, M. C.; Lill, M. A.; Helms, V.; Michel, H. Biophys. J. 2004, 86, 1871
19. Das, T. K.; Gomes, C. M.; Teixeira, M.; Rousseau, D. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 9591.
20. Walba, H.; Isensee, R. W. J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 5488.
21. Yegil, G. Tetrahedron 1967, 23, 2855.
22. Cleland, W. W.; Frey, P. A.; Gerlt, J. A. J. Biol. Chem. 1998, 273, 25529.
23. Iwaki, M.; Yakovlev, G.; Hirst, J.; Osyczka, A.; Dutton, P. L.; Marshall, D.; Rich, P. P. Biochemistry 2005, 44, 4230.
24. Lodi, P. J.; Knowles, J. R. Biochemistry 1991, 30, 6948.
25. Yoshikawa, S.; Shinzawa-Itoh, Nakashima, R.; Yaono, R.; Yamashita, E.; Inoue, N.; Yao, M.; Fei, M. J.; Peters Libeu, C.; Mizushima, T.; Yamaguchi, H.; Tomizaki, T.; Tsukihara, T. Science 1998, 280, 1723.
26. Proshlyakov, D. A.; Pressler, M. A.; Babcock, G. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 8020.
27. Proshlyakov, D. A.; Pressler, M. A.; DeMaso, C.; Leykam, J. F.; DeWitt, D. L.; Babcock, G. T. Science 2000, 290, 1588.
28. Iwaki, M.; Puustinen, A.; Wikström. M.; Rich, P. R. Biochemistry 2004, 43, 14370.
29. Koch, W.; Holthausen, M. C. A Chemist's Guide to Density Functional Theory, Wiley-VCH: Weinheim, 2000.
30. Chen, J. L.; Noodleman, L.; Case, D. A.; Bashford, D. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11059.
31. Liptak, M. D.; Shields, G. C. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7314.
32. Reiss, H.; Heller, A. J. Phys. Chem. 1985, 89, 4207.
33. Lim, C.; Bashford, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. 1991, 95, 5610.
34. Marcus, Y. Ion Solvation, Wiley: New York, 1985.
35. Tawa, G. J.; Topol, I. A.; Burt, S. K.; Caldwell, R. A.; Rashin, A. A. J. Chem. Phys. 1998, 109, 4852.
36. Quenneville, J.; Popović, D. M.; Stuchebrukhov, A. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 18383.
37. Popović, D. M.; Quenneville, J.; Stuchebrukhov, A. A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3616.
38. Atkins, P. Physical Chemistry, 6th ed.; W. H. Freeman & Co.: New York, 1997.
39. Chipman, D. M. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 7413.
40. Pliego, J. R., Jr.; Riveros, J. M. Chem. Phys. Lett. 2000, 332, 597.
41. Brodskaya, E.; Lyubartsev, A. P.; Laaksonen, A. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 6479.
42. Toth, A. M.; Liptak, M. D.; Phillips, D. L.; Shields, G. C. J. Chem. Phys. 2001, 114, 4595.
43. Hawkins, G. D.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. 1996, 100, 19824.
44. Stevens, P. J.; Devlin, J. F.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623.
45. Stevens, W. J.; Basch, H.; Krauss, M.; Jasien, P. Can. J. Chem. 1992, 70, 612.
46. Cundari, T. R.; Stevens, W. J. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5555.
47. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J. Chem. Phys. 1984, 82, 299.
48. Winget, P.; Thompson, J. D.; Xidos, J. D.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 10707.
49. Thompson. J. D.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1291.
50. Bashford, D. Lect. Notes Comput. Sci. 1997, 1343, 233;
51. Scientific Computing in Object-Oriented Parallel Environments; Ishikawa, Y., Oldehoeft, R. R., Reynders, J. V. W., Tholburn, M. Eds.; ISCOPE97; Springer: Berlin, 1997.
52. Singh, U. C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1984, 5, 129.
53. Sigfridsson, E.; Ryde, U. J. Comput. Chem. 1998, 19, 377.
54. Bayly, C. I.; Cieplack, P.; Cornell, W. D.; Kollman, P. A. J. Phys. Chem. 1993, 97, 10269.
55. Breneman, C. M.; Wiberg K. B. J. Comput. Chem. 1990, 11, 361.
56. Chirlian, L. E.; Francl, M. M. J. Comput. Chem. 1987, 8, 894.
57. Jorgensen, W. L.; Tirado-Rives, J. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 165.
58. MacKerell, J. A. D.; Bashford, D.; Bellot, M.; Dunbrack, J. R. L.; Evanseck, J. D.; Field, M. J.; Fisher, G.; Gao, J.; Guo, H.; Ha, S.; Joseph-McCarthy, D.; Kuchnir, L.; Kuczera, K.; Lau, F. T. K.; Mattos, C.; Michnick, S.; Ngo, T.; Nguyen, D. T.; Prodholm, B.; Reiher, I. W. E.; Roux, B.; Schlenkrich, M.; Smith, J. C.; Stote, R.; Straub, J.; Watanabe, M.; Wiórkiewicz-Kuczera, J.; Yin, D.; Karplus, M. J. Phys. Chem. 1998, 102, 3586.
59. Bondi, A. J. Phys. Chem. 1964, 68, 441.
60. Baik, M.; Friesner, R. A. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 7407.
61. Pomès, R.; Hummer, G.; Wikström, M. Biochim. Biophys. Acta: Bioenerg. 1998, 1365, 255.
62. Hellwig, P.; Rost, B.; Kaiser, U.; Ostermeier, C.; Michel, H.; Mantele, W. FEBS Lett. 1996, 385, 53.
63. Puustinen, A.; Bailey, J. A.; Dyer, R. B.; Mecklenburg, S. L.; Wikström, M.; Woodruff, W. H. Biochemistry 1997, 36, 13195.
64. Adelroth, P.; Svensson-Ek, M.; Mitchell, D. M., Gennis, R. B.; Brzezinski, P. Biochemistry 1997, 36, 13824.
65. Junemann, S.; Meunier, B.; Fisher, N.; Rich, P. R. Biochemistry 1999, 38, 5248.
66. Rich, P. R.; Breton, J.; Junemann, S.; Heathcote, P. Biochim. Biophys. Acta: Bioenerg. 2000, 1459, 475.
67. Adelroth, P.; Karpefors, M.; Gilderson, G.; Tomson, F. L.; Gennis, R. B. ; Brzezinski, P. Biochim. Biophys. Acta 2000, 1459, 533.
68. McMahon, B. J.; Fabian, M.; Tomson F.; Causgrove, T.; Bailey, J. A.; Rein, F. N.; Dyer, R. B.; Palmer, G.; Gennis, R. B.; Woodruff, W. H. Biochim. Biophys. Acta 2004, 1655, 321.
69. Gennis, R. B. FEBS Lett. 2003, 555, 2.
70. Damjanović, A.; García-Moreno, B.; Lattman, E. E.; García, A. E. Proteins 2005, 60, 433.
71. Archontis, G.; Simonson, T. Biophys. J. 2005, 88, 3888.
72. Dwyer, J. J.; Gittis, A. G.; Karp, D. A.; Lattman, E. E.; Spencer, D. S. ; Stites, W. E.; García-Moreno, B. Biophys. J. 2000, 79, 1610.
73. Thompson, J. D.; Cramer, C. J., Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 6532.
74. Bashford, D.; Karplus, M. Biochemistry 1990, 29, 10219.
75. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. H.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S. J.; Windus, T. L.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347.
76. Pu, J.; Thompson, J. D.; Xidos, J. D.; Li. J.; Zhu, T.; Hawkins, G. D.; Chuang, Y.-Y.; Fast, P. L.; Liotard, D. A.; Rinaldi, D.; Gao, J.; Cramer, C. J. ; Truhlar D. G. GAMESSPLUS, version 4.1; University of Minnesota: Minneapolis, 2003.
77. Pliego, J. R., Jr.; Riveras, J. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 1622.
78. Dwyer, J. J.; Gittis, A. G.; Karp, D. A.; Lattman E. E.; Spencer, D. S.; Stites, W. E.; García-Moreno E. B. Biophys. J. 2000, 79, 1610.
79. Antosiewicz, J.; McCammon, J. A.; Gilson, M. K. J. Mol. Biol. 1994, 238, 415.
80. Antosiewicz, J.; McCammon, J. A.; Gilson, M. K. Biochemistry 1996, 35, 7819.
81. Ullmann, G. M.; Noodleman, L.; Case, D. A. J. Biol. Inorg. Chem. 2002, 7, 632.
82. Sjöberg, S. Pure Appl. Chem. 1997, 69, 1549.
83. Ghilardi, R. A.; Huang, H. W.; Moënne-Laccoz, P.; Stasser, J.; Balckburn, N. J.; Woods, A. S.; Cotter, R. J.; Incarvito, C. D.; Rheingold, A. L.; Karlin, K. D. J. Biol. Inorg. Chem. 2005, 10, 63.
84. Vaitheeswaran, S.; Yin, H.; Rasaiah, J. C.; Hummer, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 17002.
85. Allen, T. W.; Kuyucak, S.; Chung, S. H. J. Chem. Phys. 1999, 111, 7985.
86. Tieleman, D. P.; Berendsen, H. J. C. Biophys. J. 1998, 74, 2786.
87. Green, M. E.; Lu, J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 6512.
88. Sansom, M. S. P.; Smith, G. R.; Adcock, C.; Biggin, P. C. Biophys. J. 1997, 73, 2404.
89. Pomès, R.; Roux, B. Biophys. J. 2002, 82, 2304.
90. Chakrabarti, N.; Roux, B.; Pomès, R. J. Mol. Biol. 2004, 343, 493.
91. Kahyaoglu, A.; Jordan, F. Protein Sci. 2002, 11, 965.