Accurate metal-site structures in proteins obtained by combining experimental data and quantum chemistry

Dalton Transactions

Volumn , Issue 6, 2007, Pages 607-625

  Ryde, Ulf ^a  

^a LUND UNIVERSITY   (Sweden)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CRYSTAL STRUCTURE; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR STRUCTURE; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

METAL-SITE STRUCTURES; MOLECULAR MECHANICS; PROTONATION STATE; QUANTUM CHEMISTRY;

PROTEINS;

METAL; METALLOPROTEIN;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; METABOLISM; METHODOLOGY; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; PROTEIN CONFORMATION; QUANTUM THEORY; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

CHEMISTRY, ANALYTICAL; CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; METALLOPROTEINS; METALS; MODELS, MOLECULAR; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE, BIOMOLECULAR; PROTEIN CONFORMATION; QUANTUM THEORY;

EID: 33846797895     PISSN: 14779226     EISSN: 14779234     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/b614448a     Document Type: Article

References (143)

1. P. E. M. Siegbahn M. R. A. Blomberg Annu. Rev. Phys. Chem. 1999 50 221 249
2. P. E. M. Siegbahn M. R. A. Blomberg Chem. Rev. 2000 100 421 437
3. A. Szabo and N. S. Ostlund, Modern Quantum Chemistry, Dover publications, Inc., Mineola, 1996
4. C. J. Cramer, Essentials of Computational Chemistry, J. Wiley, & Sons, Ltd., Chichester, 2002
5. F. Neese J. Biol. Inorg. Chem. 2006 11 702 711
6. M. Sulpizi, J. Vondele, R. Ayala and M. Sprik, in press
7. T. Ishida D. G. Fedorov K. Kitaura J. Phys. Chem. B 2006 110 1457 1463
8. P. Canfield M. G. Dahlbom N. S. Hush J. R. Reimers J. Chem. Phys. 2006 124 024301
9. E. I. Solomon R. K. Szilagy S. DeBeer George L. Basumallick Chem. Rev. 2004 104 419 458
10. M. F. Rode H.-J. Werner Theor. Chim. Acc. 2005 114 309 317
11. C. J. Cramer M. Wloch P. Pieuch C. Puzzarini L. Gagliardi J. Phys. Chem. A 2006 110 1991 2004
12. K. P. Jensen U. Ryde J. Phys. Chem. B 2003 107 7539 7545
13. U. Ryde, Y.-W. Hsiao, L. Rulíek and E. I. Solomon, J. Am. Chem. Soc., submitted
14. C. J. Cramer, Essentials of Computational Chemistry, J. Wiley, & Sons, Chichester, 2002, pp. 265-268
15. E. Sigfridsson M. H. M. Olsson U. Ryde J. Phys. Chem. B 2001 105 5546 5552
16. E. Sigfridsson U. Ryde J. Inorg. Biochem. 2002 91 101 115
17. U. Ryde K. Nilsson J. Am. Chem. Soc. 2003 125 14232 14233
18. M. H. M. Olsson U. Ryde J. Am. Chem. Soc. 2001 123 7866 7876
19. Y. Shen U. Ryde J. Inorg. Biochem. 2004 98 878 895
20. P. Söderhjelm U. Ryde J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 2006 770 199 219
21. K. Pierloot J. O. A. De Kerpel U. Ryde M. H. M. Olsson B. O. Roos J. Am. Chem. Soc. 1998 120 13156 13166
22. B. A. Fields H. H. Bartsch H. D. Bartunik F. Cordes J. M. Guss H. C. Freeman Acta Crystallogr., Sect. D 1994 D50 709 730
23. D. W. J. Cruickshank Acta Crystallogr., Sect. D 1999 D55 583 601
24. K. Nilsson D. Lecerof E. Sigfridsson U. Ryde Acta Crystallogr., Sect. D 2003 D59 274 289
25. J. Boström P.-O. Norrby T. Liljefors J. Comput. Aided Mol. Des. 1998 12 383 396
26. A. Warshel, Computer Modeling of Chemical Reactions in Enzymes and Solution, J. Wiley, & Sons, Inc., Chichester, 1991, pp. 153-168
27. U. Ryde, in Recent Research Developments in Protein Engineering, 2, pp. 65-91, Research Signpost, Trivandrum, 2002
28. R. A. Engh R. Huber Acta Crystallogr., Sect. A 1991 47 392 400
29. A. J. Mulholland, in Theoretical Biochemistry-Processes and Properties of Biological Systems, Theoretical and Computational Chemistry, ed., L. A. Eriksson, vol. 9, Elsevier Science, Amsterdam, 2001, pp. 597-653
30. U. Ryde Curr. Opin. Chem. Biol. 2003 7 136 142
31. M. Svensson S. Humbel R. D. J. Froese T. Matsubara S. Sieber K. Morokuma J. Phys. Chem. 1996 100 19357 19363
32. U. Ryde J. Comput. Aided Mol. Des. 1996 10 153 164
33. G. J. Kleywegt T. A. Jones Methods Enzymol. 1997 277 208 230
34. A. T. Brünger L. M. Rice Methods Enzymol. 1997 277 243 269
35. G. Rhodes, Crystallography Made Crystal Clear, Academic Press, London, 2000
36. N. S. Pannu R. J. Reed Acta Crystallogr., Sect. A 1996 A52 659 668
37. A. T. Brünger Acta. Crystallogr., Sect. D 1993 D49 24 36
38. G. J. Kleywegt T. A. Jones Structure 1995 3 535 540
39. A. Jack M. Levitt Acta Crystallogr., Sect. A 1978 A34 931
40. A. T. Brünger M. Karplus G. A. Petsko Acta Crystallogr., Sect. A 1989 A45 50
41. A. T. Brünger Methods Enzymol 1997 277 243 269
42. F. Mancia G. A. Smith P. R. Evans Biochemistry 1999 38 7999 8005
43. G. J. Kleywegt T. A. Jones Acta Crystallogr., Sect. D 1998 D54 1119 1131
44. W. D. Cornell P. Cieplak Ci. I. Bayly I. R. Gould K. M. Merz D. M. Ferguson D. C. Spellmeyer T. Fox J. W. Caldwell P. A. Kollman J. Am. Chem. Soc. 1995 117 5179 5197
45. U. Ryde L. Olsen K. Nilsson J. Comput. Chem. 2002 23 1058 1070
46. D. Treutler R. Ahlrichs J. Chem. Phys. 1995 102 346
47. A. T. Brünger, P. D. Adams, G. M. Clore, W. L. Delano, P. Gros, R. W. Grosse-Kunstleve, J.-S. Jiang, J. I. Kuszewsk, M. Nilges, N. S. Pannu, R. J. Read, L. M. Rice, T. Simonson and G. L. Warren, Crystallography & NMR System CNS, Version 1.0, Yale University, 2000
48. S. Benini A. González W. R. Rypniewski K. S. Wilson J. J. Van Beeumen S. Ciurli Biochemistry 2000 39 13115 13126
49. G. Pettersson CRC Crit. Rev. Biochem. 1987 21 349 389
50. B. J. Bahnson T. D. Colby J. K. Chin B. M. Goldstein J. P. Klinman Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1997 94 12797 12802
51. K. Nilsson U. Ryde J. Inorg. Biochem. 2004 98 1539 1546
52. J. K. Rubach S. Ramaswamy B. V. Plapp Biochemistry 2001 40 12686 12694
53. K. Nilsson, Quantum Chemical Interpretation of Protein Crystal Structures, PhD Thesis, Lund University, 2003
54. L. Rulíek U. Ryde J. Phys. Chem. B 2006 110 11511 11518
55. U. Ryde K. Nilsson J. Mol. Struct. 2003 632 259 275
56. K. Nilsson H.-P. Hersleth T. H. Rod K. K. Andersson U. Ryde Biophys. J. 2004 87 3437 3447
57. N. Källrot K. Nilsson T. Rasmussen U. Ryde Int. J. Quantum Chem. 2005 102 520 541
58. B. F. Anderson, R. A. Edwards, M. M. Whittaker, J. W. Whittaker, E. N. Baker and G. B. Jameson, to be published, PDB files 1ix9 and 1ixb
59. M. E. Stroupe, M. DiDonato and J. A. Tainer, In Handbook of Metalloproteins, ed. A. Messerschmidt, R. Huber, K. Wieghardt, and, T. Poulos, John Wiley & Sons, Chichester, 2001, pp. 941-951
60. B. Chance H. Sies A. Boveris Physiol. Rev. 1979 59 527 605
61. W. C. Stallings A. L. Metzger K. A. Pattridge J. A. Fee M. L. Ludwig Free Radical Res. Commun. 1991 12-13 259 268
62. M. M. Whittaker C. A. Ekberg R. A. Edwards E. N. Baker G. B. Jameson J. W. Whittaker J. Phys. Chem. B 1998 102 4668 4677
63. A.-F. Miller K. Padmakumar D. L. Sorkin A. Karapetian C. K. Vance J. Inorg. Biochem. 2003 3 71 83
64. C. L. Fisher J.-L. Chen J. Li D. Bashford L. Noodleman J. Phys. Chem. 1996 100 13498 13505
65. J. Li C. L. Fisher R. Konecny D. Bashford L. Noodleman Inorg. Chem. 1999 38 929 939
66. W.-G. Han T. Lovell L. Noodleman Inorg. Chem. 2002 41 205 218
67. T. A. Jones J.-Y. Zou W. E. Cowand M. Kjeldgaard Acta Crystallogr., Sect. A 1991 A47 110 119
68. C. M. Wilmot T. Sjögren G. H. Carlsson G. I. Berglund J. Hajdu Methods Enzymol. 2002 353 301 318
69. J. W. Whittaker M. M. Whittaker J. Am. Chem. Soc. 2002 113 5528 5540
70. T. A. Jackson J. Xie E. Yikilmaz A.-F. Miller T. C. Brunold J. Am. Chem. Soc. 2002 124 10833 10845
71. P. M. Vignais B. Billoud J. Meyer FEMS Microbiol. Rev. 2001 25 455 501
72. A. Volbeda L. Martin C. Cavazza M. Matho B. W. Faber W. Rosenboom S. P. J. Albracht E. Garcin M. Rousset J. C. Fontecilla-Camps J. Biol. Inorg. Chem. 2005 10 239 249
73. H. Ogata S. Hirota A. Nakahara H. Komori N. Shibata T. Kato K. Kano Y. Higuchi Structure 2005 13 1635 1642
74. A. Volbeda Y. Montet X. Vernède E. C. Hatchikian J. C. Fontecilla-Camps Int. J. Hydrogen Energy 2002 27 1449 1461
75. E. Sigfridsson U. Ryde J. Inorg. Biochem. 2002 91 101 115
76. G. S. Kachalova A. N. Popov H. D. Bartunik Science 1999 284 473 476
77. J. Vojtechovský K. Chu J. Berendzen R. M. Sweet I. Schlichting Biophys. J. 1999 77 2153 2174
78. G. Fogarasi X. Zhou P. W. Taylor P. Pulay J. Am. Chem. Soc. 1992 114 8191 8201
79. R. Salzmann M. T. McMahon N. Godbout L. K. Sanders M. Wojdelski E. Oldfield J. Am. Chem. Soc. 1999 121 3818 3828
80. J. Cavanagh, W. J. Fairbrother, A. G. Palmer and N. J. Skelton, Protein NMR Spectroscopy. Principles and Practice, Academic Press, London, 1996
81. Y.-W. Hsiao T. Drakenberg U. Ryde J. Biomol. NMR 2005 31 97 114
82. Y. Stenberg S. Linse T. Drakenberg J. Stenflo J. Biol. Chem. 1997 272 5546 5552
83. Y. Stenberg A. Muranyi C. Steen E. Thulin T. Drakenberg J. Stenflo J. Mol. Biol. 1997 294 653 665
84. J. Stenflo Y. Stenberg A. Muranyi Biochim. Biophys. Acta 2000 1477 51 63
85. Z. Rao P. Handford M. Mayhew V. Knott G. G. Brownlee D. Stuart Cell 1995 82 131 141
86. A. K. Downing V. Knott J. M. Werner C. M. Cardy L. D. Campbell P. A. Handford Cell 1996 85 597 605
87. S. Saha J. Boyd J. M. Werner V. Knott P. A. Handford L. D. Campbell A. K. Downing Structure 2001 9 451 456
88. H. Tossavainen P. Permi A. Annila A. Kilpeläinen T. Drakenberg Eur. J. Biochem. 2003 270 2505 2512
89. X. Wang M. X. Li L. Spyracopoulos N. Beier M. Chandra R. J. Solaro B. D. Syske J. Biol. Chem. 2001 276 25456 25466
90. J. J. R. Frausto da Silva and R. J. P. Williams, The Biological Chemistry of the Element, Clarendon Press, Oxford, 1991, pp. 182-184
91. M. Torrent D. G. Musaev K. Morokuma J. Phys. Chem. B 2001 105 322 327
92. U. Ryde Biophys. J. 1999 77 2777 2787
93. J. E. Penner-Hahn Coord. Chem. Rev. 1999 190-192 1101 1123
94. R. A. Scott Methods Enzymol. 1985 117 414 459
95. M. S. Co R. A. Scott K. O. Hodgson J. Am. Chem. Soc. 1981 103 986 988
96. R. W. Strange N. J. Blackburn P. F. Knowles S. S. Hasnain J. Am. Chem. Soc. 1987 109 7157 7162
97. S. Wang M. H. Lee R. P. Ausinge P. A. Clark D. E. Wilcox R. A. Scott Inorg. Chem. 1994 33 1589 1593
98. A. Ankudinov C. Bouldin J. J. Rehr J. Sims H. Hung Phys. Rev. B 2002 65 104107
99. A. V. Poiarkova, X-ray absorption spectroscopy fine structure Debye-Waller factors, PhD Thesis, University of Washington, 1999
100. Y.-W. Hsiao Y. Tao J. E. Shokes R. A. Scott U. Ryde Phys, Rev. B 2006 in press
101. J. D. Korp I. Bernal R. A. Palmer Acta Crystallogr., Sect. B 1980 36 560 565
102. A. K. Rappé C. J. Casewit K. S. Colwell W. A. Goddard W. M. Skiff J. Am. Chem. Soc. 1992 114 10024 10038
103. P. Hambright J. Am. Chem. Soc. 1974 96 3123 3131
104. D. K. Lavallee Coord. Chem. Rev. 1985 61 55 96
105. S. Funahashi Y. Inada M. Inamo Anal. Sci. 2001 17 917 927
106. J. P. Marcqet T. Theophahanides Can. J. Chem. 1973 51 219
107. K. Letts R. A. Mackay Inorg. Chem. 1975 14 2993
108. E. B. Fleischer F. Dixon Bioinorg. Chem. 1977 7 129
109. T. P. G. Sutter P. Hambright Inorg. Chem. 1992 31 5089 5093
110. Y. Inada Y. Sugimoto Y. Nakano S. Funahashi Chem. Lett. 1996 881 882
111. J. Takeda T. Ohya M. Sato Inorg. Chem. 1992 31 2877 2880
112. S. Funahashi Y. Yamaguchi M. Tanka Bull. Chem. Soc. Jpn. 1984 57 204 208
113. Y. Inada Y. Sugimoto Y. Nakano Y. Itoh S. Funahashi Inorg. Chem. 1998 37 5519 5526
114. M. Inamo N. Kamiya Y. Inada M. Nomura S. Funahashi Inorg. Chem. 2001 40 5636 5644
115. Y. Inada Y. Nakano M. Inamo M. Nomura S. Funahashi Inorg. Chem. 2001 39 4793 4801
116. C.-H. Tsai J.-Y. Tung J.-H. Chen F.-L. Liao S.-L. Wang S.-S. Wang L.-P. Hwang C.-B. Chen Polyhedron 2000 19 633 639
117. Y. Shen U. Ryde J. Inorg. Biochem. 2004 98 878 895
118. Y. Shen U. Ryde Chem.-Eur. J. 2005 11 1549 1564
119. Y.-W. Hsiao U. Ryde Inorg. Chim. Acta 2005 359 1081 1092
120. U. Ryde, Y.-W. Hisao, L. Rulíek and E. I. Solomon, J. Am. Chem. Soc., submitted
121. E. I. Solomon U. M. Sundaram T. E. Machonkin Chem. Rev. 1996 96 2563 2605
122. A. Messerschmidt, in Handbook of Metalloproteins, ed., A. Messerschmidt, R. Huber, K. Wieghardt, and, T. Poulos, Wiley, New York, 2001, pp. 1345-1357
123. G. J. Davies and V. Ducros, in Handbook of Metalloproteins, ed. A. Messerschmidt, R. Huber, K. Wieghardt, and, T. Poulos, Wiley, New York, 2001, pp. 1359-1368
124. P. F. Lindley, In Handbook of Metalloproteins, ed. A. Messerschmidt, R. Huber, K. Wieghardt, and, T. Poulos, Wiley, New York, 2001, pp. 1369-1379
125. S. A. Roberts A. Weichsel G. Grass K. Thakali J. T. Hazzard G. Tollin C. Rensing W. R. Montfort Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002 99 2766 2771
126. W. Shin U. M. Sundaram J. L. Cole H. H. Zhang B. Hedman K. O. Hodgson E. I. Solomon J. Am. Chem. Soc. 1996 118 3202 3215
127. A. E. Palmer S.-K. Lee E. I. Solomon J. Am. Chem. Soc. 2001 123 6591 6599
128. A. E. Palmer L. Quintanar S. Severance T.-P. I. Wang D. J. Kosman E. I. Solomon Biochemistry 2002 41 6438 6448
129. S.-K. Lee S. D. George W. E. Antholine B. Hedman K. O. Hodgson E. I. Solomon J. Am. Chem. Soc. 2002 124 6180 6193
130. J. Torres D. Svistunenko B. Karlsson C. E. Cooper M. T. Wilson J. Am. Chem. Soc. 2002 124 963 967
131. E. I. Solomon P. I. Chen M. Metz S.-K. Lee A E. Palmer Angew. Chem. Int. Ed. 2001 40 4570 4590
132. L. Rulíek E. I. Solomon U. Ryde Inorg. Chem. 2005 44 5612 5628
133. U. M. Sundaram H. H. Zhang B. Hedman K. O. Hodgson E. I. Solomon J. Am. Chem. Soc. 1997 119 12525 12540
134. N. Yu Yennawar H. P. Merz K. M. Acta, Crystallogr., Sect. D 2005 D61 322
135. N. Yu S. A. Hayik B. Wang N. Liao C. H. Reynolds K. M. Merz J. Chem. Theor. Comput. 2006 2 1057 1069
136. P.-O. Norrby T. Liljefors J. Comput. Chem. 1998 19 1146 1166
137. A. Warshel, Computer Modeling of Chemical Reactions in Enzymes and Solutions, J. Wiley & Sons, Inc., Chichester, 1991
138. D. Riccardi P. Schaefer Q. Cui J. Phys. Chem. B 2005 109 17715 17733
139. T. H. Rod U. Ryde Phys. Rev. Lett. 2005 94 138302
140. T. H. Rod U. Ryde J. Chem. Theor. Comput. 2005 1 1240 1251
141. K. N. Ferreira T. M. Iverson K. Maghlaoui J. Barber S. Iwata Science 2004 303 1831 1838
142. B. Loll J. Kern W. Saenger A. Zoundi J. Biesiadka Nature 2005 438 1040 1044
143. J. Yano Y. Pushkar P. Glatzel A. Lewis K. Sauer J. Messinger U. Bergman V. Yachandra J. Am. Chem. Soc. 2006 127 14974 14975