Theory of chemical bonds in metalloenzymes IV: Hybrid-DFT study of rieske-type [2Fe-28] clusters

International Journal of Quantum Chemistry

Volumn 107, Issue 3, 2007, Pages 609-627

  Shoji, Mitsuo ^a   Koizumi, Kenichi ^a   Kitagawa, Yasutaka ^a   Yamanaka, Shusuke ^a   Okumura, Mitsutaka ^a   Yamaguchi, Kizashi ^a  

^a OSAKA UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

Density functional theory; Iron sulfur protein; Mixed valence; Rieske; Vibration analysis

Indexed keywords

COMPUTATIONAL GEOMETRY; ENZYMES; POTENTIAL ENERGY; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; PROTEINS; REDOX REACTIONS;

IRON-SULFUR PROTEINS; MIXED VALENCE; RIESKE; VIBRATION ANALYSIS;

CHEMICAL BONDS;

EID: 33846308494     PISSN: 00207608     EISSN: 1097461X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/qua.21128     Document Type: Article

References (59)

1. Link, T. A. Handbook of Metalloprotoins, Messerschmidt, A.; Huber, R.; Poulos, T.; Wieghardt, K. Eds.; John Wiley & Sons, Ltd: Oxford, UK, 2001; p 518.
2. Beinert, H.; Holm, R. H.; Munch, E. Science 1997, 277, 653.
3. Fee, J. A.; Findling, K. L.; Yoshida, T.; Mille, R.; Tarr, G. E.; Hearshen, D. O.; Dunham, W. R.; Day, E. P.; Kent, T. A.; Münck, E. J Biol Chem 1984, 259, 124.
4. Schünemann, V.; Trautwein, A. X.; Illerhaus, J.; Haehnel, W. Biochemistry 1999, 38, 8981.
5. Beinert, H.; Sands, R. H. Biochem Biophys Res Commun 1960, 3, 41.
6. Rieske, J. S.; MacLennan, D. H.; Coleman, R. Biochem Biophys Res Commun 1964, 15, 338.
7. Gurbiel, R. J.; Batie, C. J.; Sivaraja, M.; True, A. E.; Fee, J. A.; Hoffman, B. M.; Ballou, D. P. Biochemistry 1989, 28, 4861.
8. Kauppi, B.; Lee, K.; Carredano, E.; Parales, R. E.; Bibson, D. T.; Eklund, H.; Ramaswamy, S. Structure 1998, 6, 571.
9. Bönisch, H.; Schmidt, C. L.; Schäfer, G.; Ladenstein, R. J Mol Biol 2002, 319, 791.
10. Kuila, D.; Fee, J. A.; Schoonover, J. R.; Woodruff, W. H. J Am Chem Soc 1987, 109, 1559.
11. Ullmann, G. M.; Noodleman, L.; Case, D. A. J Biol Inorg Chem 2002, 7, 632.
12. Wang, L. M. H.; Heine, A.; Chen, Y.; Luna, E. P.; Todaro, T.; Zhang, Y. M.; Williams, P. A.; McRee, D. E.; Hirst, J.; Stout, C. D.; Fee, J. A. Biochemistry 2003, 42, 7303.
13. Iwasaki, T.; Kounosu, A.; Rolling, D. R. J.; Crofts, A. R.; Dikanov, S. A.; Jin, A.; Ornai, T.; Urushiyama, A. J Am Chem Soc 2004, 126, 4788.
14. Rotsaert, F. A. J.; Pikus, J. D.; Fox, B. G.; Markley, J. L.; Sanders-Loehr, J. J Bioinorg Chem 2003, 8, 318.
15. Norman, J. G., Jr.; Ryan, P. B.; Noodleman, L. J Am Chem Soc 1980, 102, 4282.
16. Noodleman, L.; Peng, C. Y.; Case, D. A.; Mouescaa, J.-M. Coord Chem Rev 1995, 144, 199.
17. Li, J.; Nelson, M. R.; Peng, C. Y.; Bashford, D.; Noodleman, L. J Phys Chem A 1998, 102, 6311.
18. Ullmann, G. M.; Noodleman, L.; Case, D. A. J Biol Inorg Chem 2002, 7, 632.
19. Bassan, A.; Blomberg, M. R. A.; Borowski, T.; Siegbahn, P. E. M. J Phys Chem B 2002, 108, 13031.
20. Klingen, A. R.; Ullmann, G. M. Biochemistry 2004, 43, 12383.
21. Yamaguchi, K. Chem Phys Lett 1975, 30, 330.
22. Yamaguchi, K. Chem Phys Lett 1975, 35, 230.
23. Yamaguchi, K. Chem Phys Lett 1979, 68, 477.
24. Andersson, K.; Roos, B. O. Int J Quantum Chem 1993, 45, 591.
25. Yamaguchi, K.; Kawakami, T.; Takano, Y.; Kitagawa, Y.; Yamashita, Y.; Fujita, H. Int J Quantum Chem 2002, 90, 370.
26. Shoji, M.; Koizumi, K.; Kitagawa, Y.; Yamanaka, S.; Kawakami, T.; Okumura, M.; Yamaguchi, K. Int J Quantum Chem 2005, 105, 628.
27. Shoji, M.; Nishiyama, Y.; Maruno, Y.; Koizumi, K.; Kitagawa, Y.; Yamanaka, S.; Kawakami, T.; Okumura, M.; Yamaguchi, K. Int J Quantum Chem 2004, 100, 887.
28. Shoji, M.; Hamamoto, T.; Koizumi, K.; Isobe, H.; Kitagawa, Y.; Takano, Y.; Yamanaka, S.; Okumura, M.; Yamaguchi, K. Polyhedron 2005, 17, 2701.
29. Shoji, M.; Koizumi, K.; Taniguchi, T.; Kitagawa, Y.; Yamanaka, S.; Okumura, M.; Yamaguchi, K. Int J Quantum Chem, 2006 (in press).
30. Yamaguchi, K.; Takahara, Y.; Fueno, T. In Appl Quantum Chemistry; Smith, V. H.; Scheafer, H. F., III; Morokuma, K., Eds.; Reidel: 1986; Boston, p 155.
31. Yamaguchi, K.; Toyoda, Y.; Fueno, T. Synth Met 1987, 19, 81.
32. Yamaguchi, K.; Jensen, F.; Dorigo, A.; Houk, K. N. Chem Phys Lett 1988, 149, 537.
33. Yamanaka, S.; Kawakami, T.; Nagao, H.; Yamaguchi, K. Chem Phys Lett 1994, 231, 25.
34. Kitagawa, Y.; Shoji, M.; Koizumi, K.; Yamanaka, S.; Okumura, M.; Yamaguchi, K. PCCP 2006 (submitted).
35. Blondin, G.; Girerd, J. J. Chem Rev 1990, 90, 1359.
36. Blondin, G.; Girerd, J. J. Chem Rev 1990, 90, 790.
37. Ding, X.-Q.; Bill, E.; Trautwein, A. X.; Winkler, H. J Chem Phys 1993, 99, 6421.
38. Anderson, P. W.; Hasegawa, H. Phys Rev 1995, 100, 1359.
39. Racah, G. Phys Rev 1943, 62, 438.
40. Yamaguchi, K. In Self-Consistent Field: Theory and Applications; Carbo, R.; Kolbukowski, R., Eds.; Elsevier Scientific: Amsterdam, 1990; p 727.
41. Isobe, H.; Takano, Y.; Kitagawa, Y.; Kawakami, T.; Yamanaka, S.; Yamaguchi, K.; Houk, K. N. Mol Phys 2002, 100, 717.
42. Isobe, H.; Takano, Y.; Kitagawa, Y.; Kawakami, T.; Yamanaka, S.; Yamaguchi, K.; Houk, K. N. Phys Chem A 2003, 107, 682.
43. Becke, A. D. Phys Rev A 1988, 38, 3098.
44. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys Rev B 1988, 37, 785.
45. Becke, A. D. J Chem Phys 1993, 98, 5648.
46. 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.; Rega, N.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Baboul, A. G.; 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.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Gonzalez, C.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98; Revision A.11.3; Gaussian: Pittsburgh, PA, 2002.
47. Huzinaga, S., Gaussian Basis Sets for Molecular Calculations; Elsevier: Amsterdam, 1984.
48. Hay, P. J. J Chem Phys 1977, 66, 4377.
49. Hariharan, P. C.; Pople, J. A. Theor Chem Acc 1973, 28, 213.
50. Pulay, P.; Fogarasi, G.; Pang, F.; Boggs, J. E. J Am Chem Soc 1979, 101, 2550.
51. Hehre, W. J.; Ditchdield, R.; Pople, J. A. J Chem Phys 1972, 56, 2257.
52. Tsang, H.-T.; Batie, C. J.; Ballou, D. P.; Penner-Hahn, J. E. Biochemistry 1989, 28, 7233.
53. Cosper, N. J.; Eby, D. M.; Kounosu, A.; Kurosawa, N.; Neidle, E. L.; Kurtz, D. M., Jr.; Iwasaki, T.; Scott, R. A. Protein Sci 2002, 11, 2969.
54. Palmer, G.; Dunham, W. R.; Fee, J. A.; Sands, R. H.; Hzuka, T.; Yonetani, T. Biochim Biophys Acta 1971, 245, 201.
55. Anderson, R. E.; Dunham, W. R.; Sands, R. H.; Bearben, A. J.; Crespi, H. L. Biochim Biophys Acta 1975, 408, 306.
56. Petersson, L.; Cammack, R.; Rao, K. K. Biochim Biophys Acta 1980, 622, 18.
57. Holz, R. C.; Small, F. J.; Ensign, S. A. Biochemistry 1997, 36, 14690.
58. Salerno, J. C.; Ohnishi, T.; Blum, H.; Leigh, J. S. Biochim Biophys Acta 1977, 494, 191.
59. Bertrand, P.; Gayda, J.-P.; Fee, J. A.; Kuila, D.; Cammack, R. Biochim Biophys Acta 1987, 916, 2.