Distinct reaction pathways followed upon reduction of oxy-heme oxygenase and oxy-myoglobin as characterized by mössbauer spectroscopy

Journal of the American Chemical Society

Volumn 129, Issue 5, 2007, Pages 1402-1412

  Garcia Serres, Ricardo ^a   Davydov, Roman M ^b   Matsui, Toshitaka ^c   Ikeda Saito, Masao ^c   Hoffman, Brian M ^b   Huynh, Boi Hanh ^a  

^a EMORY UNIVERSITY   (United States)

^b NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

^c TOHOKU UNIVERSITY   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHEMICAL ACTIVATION; CHEMICAL BONDS; COMPOSITION; ELECTRONS; MOSSBAUER SPECTROSCOPY; OXYGEN; REDUCTION;

ELECTRONIC STATES; MONOOXYGENASES; RADIOLYTIC CRYOREDUCTION; REACTIVE OXYGEN INTERMEDIATES;

ENZYMES;

CYTOCHROME P450; FERROUS ION; HEME OXYGENASE; MOLYBDENUM; MYOGLOBIN; PEROXIDE; REACTIVE OXYGEN METABOLITE;

ANALYTIC METHOD; ARTICLE; COMPLEX FORMATION; ELECTRON SPIN RESONANCE; ELECTRON TRANSPORT; ENZYME MECHANISM; HYDROXYLATION; MAGNETISM; MOSSBAUER SPECTROSCOPY; PROTEIN STRUCTURE; PROTON TRANSPORT; RADIOLYSIS; REACTION ANALYSIS; REDUCTION;

BINDING SITES; ELECTRONS; FERRIC COMPOUNDS; FERROUS COMPOUNDS; HEME; HEME OXYGENASE (DECYCLIZING); HYDROXYLATION; IRON; ISOTOPE LABELING; LIGANDS; MYOGLOBIN; OXIDATION-REDUCTION; OXYGEN; PROTEIN CONFORMATION; PROTONS; SPECTROSCOPY, MOSSBAUER;

EID: 33846820279     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja067209i     Document Type: Article

References (61)

1. Sono, M.; Roach, M. P.; Coulter, E. D.; Dawson, J. H. Chem. Rev. 1996, 96, 2841-2887.
2. Davydov, R.; Macdonald, I. D. G.; Makris, T. M.; Sligar, S. G.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10654-10655.
3. Davydov, R. M.; Yoshida, T.; Ikeda-Saito, M.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 10656-10657.
4. Davydov, R.; Makris, T. M.; Kofman, V.; Werst, D. E.; Sligar, S. G.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1403-1415.
5. Davydov, R.; Kofman, V.; Fujii, H.; Yoshida, T.; Ikeda-Saito, M.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 1798-1808.
6. Davydov, R. M.; Perera, R.; Jin, S.; Yang, T.-C.; Bryson, T. A.; Sono, M.; Dawson, J. H.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 1403-1413.
7. Jin, S.; Makris, T. M.; Bryson, T. A.; Sligar, S. G.; Dawson, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3406-3407.
8. Matsui, T.; Kim, S. H.; Jin, H.; Hoffman, B. M.; Ikeda-Saito, M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 126, 1090-1091.
9. Kappl, R.; Höhn-Berlage, M.; Hüttermann, J.; Bartlett, N.; Symons, M. C. R. Biochim. Biophys. Acta 1985, 827, 327-343.
10. Cooper, C. E.; Jurd, M.; Nicholls, P.; Wankasi, M. M.; Svistunenko, D. A.; Reeder, B. J.; Wilson, M. T. Dalton Trans. 2005, 3483-3488.
11. Egawa, T.; Yoshioka, S.; Takahashi, S.; Hori, H.; Nagano, S.; Shimada, H.; Ishimori, I.; Suematsu, M.; Ishimura, Y. J. Biol. Chem. 2003, 278, 41597-41606.
12. Egawa, T.; Shimada, H.; Ishimura, Y. J. Biol. Chem. 2000, 275, 34858-34866.
13. Matsui, T.; Ozaki, S.-I.; Watanabe, Y. J. Biol. Chem. 1997, 272, 32735-32738.
14. Foote, N.; Gadsby, P. M. A.; Greenwood, C.; Thomson, A. J. Biochem. J. 1989, 261, 515-522.
15. George, P.; Irvine, D. H. Nature 1951, 168, 164-165.
16. Rivera, M.; Zeng, Y. J. Inorg. Biochem. 2005, 99, 337-354.
17. Matera, K. M.; Zhou, H.; Migita, C. T.; Hobert, S. E.; Ishikawa, K.; Katakura, K.; Maeshima, H.; Yoshida, T.; Ikeda-Saito, M. Biochemistry 1997, 36, 4909-4915.
18. Hayashi, T.; Matsuo, T.; Hitomi, Y.; Okawa, K.; Suzuki, A.; Shiro, Y.; Iizuka, T.; Hisaeda, Y.; Ogoshi, H. J. Inorg. Biochem. 2002, 91, 94-100.
19. Ravi, N.; Bollinger, J. M., Jr.; Huynh, B. H.; Stubbe, J.; Edmondson, D. E. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 8007-8014.
20. Debrunner, P. G. In Physical Bioinorganic Chemistry Series: Iron Porphyrins Part III; Lever, A. B. P., Gray, H. B., Eds.; VCH Publishers: New York, 1989; Vol. 4, pp 137-234.
21. Dickinson, L. C.; Symons, M. C. R. Chem. Soc. Rev. 1983, 12, 387-414.
22. Feher, G.; Isaacson, R. A.; Scholes, C. P.; Nagel, R. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1973, 222, 86-101.
23. Thomanek, U. F.; Parak, F.; Formanek, S.; Kalvius, G. M. Biophys. Struct. Mech. 1977, 3, 207.
24. Magonov, S. N.; Davydov, R. M.; Blyumenfeld, L. A.; Vilu, R. O.; Sharonov, Y. A. Mol. Biol. (Russian) 1978, 12, 913-919.
25. Prusakov, V. E.; Steyer, J.; Parak, F. G. Biophys. J. 1995, 68, 2524-2530.
26. Della-Longa, S.; Arcovito, A.; Benfatto, M.; Congiu-Castellano, A.; Girasole, M.; Hazemann, J. L. Biophys. J. 2003, 85, 549-558.
27. Kotani, M. Adv. Chem. Phys. 1965, 7, 159-181.
28. Griffith, J. S. Mol. Phys. 1971, 21, 135-139.
29. Oosterhuis, W. T.; Lang, G. Phys. Rev. 1969, 178, 439-456.
30. Benda, R.; Schuenemann, V.; Trautwein, A. X.; Cai, S.; Reddy, Polam, J.; Watson, C. T.; Shokhireva, T. K.; Walker, F. A. J. Biol. Inorg. Chem. 2003, 8, 787-801.
31. Nasri, H.; Wang, Y.; Huynh, B. H.; Walker, F. A.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 1991, 30, 4682.
32. Costa, C.; Moura, J. J. G.; Moura, I.; Liu, M. Y.; Peck, H. D., Jr.; LeGall, J.; Wang, Y.; Huynh, B. H. J. Biol. Chem. 1990, 265, 14382-14387.
33. Walker, F. A.; Huynh, B. H.; Scheidt, W. R.; Osvath, S. R. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 5288-5297.
34. Huynh, B. H.; Emptage, M. H.; Münck, E. Biochim. Biophys. Acta 1978, 534, 295-306.
35. Taylor, C. P. S. Biochim. Biophys. Acta 1977, 491, 137-149.
36. Walker, F. A. Chem. Rev. 2004, 104, 589-615.
37. Rhynard, D.; Lang, G.; Spartalian, K.; Yonetani, T. J. Chem. Phys. 1979, 71, 3715-3721.
38. Simaan, A. J.; Banse, F.; Girerd, J.-J.; Wieghardt, K.; Bill, E. Inorg. Chem. 2001, 40, 6538-6540.
39. Roelfes, G.; Vrajmasu, V.; Chen, K.; Ho, R. Y. N.; Rohde, J.-U.; Zondervan, C.; la Crois, R. M.; Schudde, E. P.; Lutz, M.; Spek, A. L.; Hage, R.; Feringa, B. L.; Münck, E.; Que, L., Jr. Inorg. Chem. 2003, 42, 2639-2653.
40. Horner, O.; Jeandey, C.; Oddou, J.-L.; Bonville, P.; McKenzie, C. J.; Latour, J.-M. Eur. J. Inorg. Chem. 2002, 3278-3283.
41. Davydov, R. M.; Matsui, T.; Fujii, H.; Ikeda-Saito, M.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 16208-16209.
42. Matera, K. M.; Takahashi, S.; Fujii, H.; Zhou, H.; Ishikawa, K.; Yoshimura, T.; Rousseau, D. L.; Yoshida, T.; Ikeda-Saito, M. J. Biol. Chem. 1996, 271, 6618-6624.
43. Leibl, W.; Nitschke, W.; Hüttermann, J. Biochim. Biophys. Acta 1986, 870, 20-30.
44. Symons, M. C. R.; Petersen, R. L. Proc. R. Soc. London. Ser. B 1978, 201, 285-300.
45. Davydov, R. M.; Kofman, V.; Nocek, J. M.; Noble, R. W.; Hui, H.; Hoffman, B. M. Biochemistry 2004, 43, 6330-6338.
46. Schulz, C. E.; Chiang, R.; Debrunner, P. G. J. Phys. (Paris) 1979, 40, C2-534.
47. Winkler, H.; Ding, X.-Q.; Burkardt, M.; Trautwein, A. X.; Parak, F. Hyperfine Interact. 1994, 91, 875-878.
48. Blumberg, W. E.; Peisach, J. In Probes of Structure and Function of Macromolecules and Membranes; Chance, B., Yonetani, T., Mildvan, A. S., Eds.; Academic Press: New York, 1971; Vol. 2, pp 215-229.
49. Peisach, J.; Blumberg, W. E.; Adler, A. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1973, 206, 310-327.
50. Walker, F. A.; Nasri, H.; Turowska-Tyrk, I.; Mohanrao, K.; Watson, C. T.; Shokhireva, N. V.; Debrunner, P. G.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 12109-12118.
51. Simonneaux, G.; Schünemann, V.; Morice, C.; Carel, L.; Toupet, L.; Winkler, H.; Trautwein, A. X.; Walker, F. A. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4366-4377.
52. Safo, M. K.; Walker, F. A.; Raitsimring, A. M.; Walters, W. P.; Dolata, D. P.; Debrunner, P. G.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 7760-7770.
53. Rivera, M.; Caignan, G. A.; Astashkin, A. V.; Raitsimring, A. M.; Shokhireva, T. K.; Walker, F. A. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6077-6089.
54. Unno, M.; Matsui, T.; Chu, G. C.; Couture, M.; Yoshida, T.; Rousseau, D. L.; Olson, J. S.; Ikeda-Saito, M. J. Biol. Chem. 2004, 279, 21055-21061.
55. Caignan, G. A.; Deshmukh, R.; Zeng, Y.; Wilks, A.; Bunce, R. A.; Rivera, M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11842-11852.
56. Ma, L.-H.; Liu, Y.; Zhang, X.; Yoshida, T.; La Mar, G. N. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6657-6668.
57. Hirotsu, S.; Chu, G. C.; Unno, M.; Lee, D.-S.; Yoshida, T.; Park, S.-Y.; Shiro, Y.; Ikeda-Saito, M. J. Biol. Chem. 2004, 279, 119337-111947.
58. Matsui, T.; Furukawa, M.; Unno, M.; Tomita, T.; Ikeda-Saito, M. J. Biol. Chem. 2005, 280, 2981-2989.
59. Stone, K. L.; Hoffart, L. M.; Behan, R. K.; Krebs, C.; Green, M. T. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6147-6153.
60. Behan, R. K.; Hoffart, L. M.; Stone, K. L.; Krebs, C.; Green, M. T. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11471-11474.
61. Stone, K. L.; Behan, R. K.; Green, M. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 12307-12310.