The reactivity with CO of AHb1 and AHb2 from Arabidopsis thaliana is controlled by the distal HisE7 and internal hydrophobic cavities

Journal of the American Chemical Society

Volumn 129, Issue 10, 2007, Pages 2880-2889

  Bruno, Stefano ^a   Faggiano, Serena ^a   Spyrakis, Francesca ^a   Mozzarelli, Andrea ^a   Abbruzzetti, Stefania ^a   Grandi, Elena ^a   Viappiani, Cristiano ^a   Feis, Alessandro ^b   Mackowiak, Stephan ^b,d   Smulevich, Giulietta ^b   Cacciatori, Elena ^c   Dominici, Paola ^c  

^a UNIVERSITY OF PARMA   (Italy)

^b UNIVERSITY OF FLORENCE   (Italy)

^c UNIVERSITY OF VERONA   (Italy)

^d Och Spine at New York Presbyterian Hospitals   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ARABIDOPSIS THALIANA; HEXACOORDINATED HEME; PROTEIN DYNAMICS;

CARBON MONOXIDE; HYDROGEN BONDS; LIGANDS; MOLECULAR DYNAMICS; PROTEIN FOLDING; REACTION KINETICS;

HEMOGLOBIN;

DIOXYGENASE; FERROUS ION; HEMOGLOBIN; NITRIC OXIDE; PROTEIN AHB1; PROTEIN AHB2; UNCLASSIFIED DRUG; VEGETABLE PROTEIN;

ARABIDOPSIS; ARTICLE; BINDING AFFINITY; CHEMICAL REACTION KINETICS; ENZYME ACTIVITY; HYDROGEN BOND; HYDROPHOBICITY; LIGAND BINDING; MOLECULAR DYNAMICS; NONHUMAN; PROTEIN BINDING; PROTEIN FUNCTION; RICE; STEADY STATE; TEMPERATURE DEPENDENCE;

ARABIDOPSIS; ARABIDOPSIS PROTEINS; BINDING SITES; CARBON MONOXIDE; HEMOGLOBINS; HISTIDINE; HYDROPHOBICITY; IRON; KINETICS; LIGANDS; PROTEIN BINDING; PROTEIN CONFORMATION;

EID: 33947204419     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja066638d     Document Type: Article

References (81)

1. Bogusz, D.; Appleby, C. A.; Landsmann, J.; Dennis, E. S.; Trinick, M. J.; Peacock, W. J. Nature 1988, 331, 178-180.
2. Arredondo-Peter, R.; Hargrove, M. S.; Sarath, C.; Moran, J. F.; Lohrman, J.; Olson, J. S.; Klucas, R. V. Plant Physiol. 1997, 115, 1259-1266.
3. Wang, Y. H.; Kochian, L. V.; Doyle, J. J.; Garvin, D. F. Plant, Cell Environ. 2003, 26, 673-680.
4. Trevaskis, B.; Watts, R. A.; Andersson, C. R.; Llewellyn, D. J.; Hargrove, M. S.; Olson, J. S.; Dennis, E. S.; Peacock, W. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 12230-12234.
5. Burmester, T.; Weich, B.; Reinhardt, S.; Hankein, T. Nature 2000, 407, 520-523.
6. Burmester, T.; Ebner, B.; Weich, B.; Hankein, T. Mol. Biol. Evol. 2002, 19, 416-421.
7. Trent, J. I.; Hargrove, M. S. J. Biol. Chem. 2002, 277, 19538-19545.
8. Mitchell, D. T.; Ernst, S. R.; Hackert, M. L. Acta. Crystallogr. 1995, D51, 760-766.
9. Wang, R.; Guegler, K.; LaBrie, S. T.; Crawford, N. M. Plant Cell 2000, 12, 1491-1509.
10. Nie, X.; Hill, R. D. Plant Physiol. 1997, 114, 835-840.
11. Perazzolli, M.; Dominici, P.; Puertas, M. C. R.; Zago, E.; Zeier, J.; Sonoda, M.; Lamb, C.; Delledonne, M. Plant Cell 2004, 16, 2785-2794.
12. Watts, R. A.; Hunt, P. W.; Hvitved, A. N.; Hargrove, M. S.; Peacock, W. J.; Dennis, E. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 98, 10119-10124.
13. Abbruzzetti, S.; Sottini, S.; Viappiani, C.; Corrie, J. E. T. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9865-9874.
14. Abbruzzetti, S.; Bruno, S.; Faggiano, S.; Grandi, E.; Mozzarelli, A.; Viappiani, C. Photochem. Photobiol. Sci. 2006, 5, 1109-1120.
15. Sáenz-Rivera, J.; Sarath, G.; Arredondo-Peter, R. Plant Physiol. Biochem. 2004, 42, 891-897.
16. Sottini, S.; Abbruzzetti, S.; Spyrakis, F.; Bettati, S.; Ronda, L.; Mozzarelli, A.; Viappiani, C. J. Am. Chem. Soc. 2005. 127, 17427-17432.
17. Keil, M.; Exner, T. E.; Brickmann, J. J. Comput. Chem. 2003, 25, 779-789.
18. Binkowski, T. A.; Naghibzadeh, S.; Liang, J. Nucleic Acids Res. 2003, 31, 3352-3355.
19. Nicholls, A.; Sharp, K.; Honig, B. Proteins 1991, 11, 281-296.
20. Goodford, P. J. J. Med. Chem. 1985, 28, 849-857.
21. Spiro, T. G.; Li, X. Y. In Resonance Raman Spectra of Heme and Metalloproteins; Spiro, T. G., Ed.; Biochemical Applications of Raman Spectroscopy, Vol. 3; John Wiley & Sons: New York, 1988; pp 1-37.
22. Das, T. K.; Lee, H. C.; Duff, S. M. G.; Hill, R. D.; Peisach, J.; Rousseau, D. L.; Wittenberg, B. A.; Wittenberg, J. B. J. Biol. Chem. 1999, 274, 4207-4212.
23. Ioanitescu, A. I.; Dewilde, S.; Kiger, L.; Marden, M. C.; Moens, L.; VanDoorslaer, S. Biophys. J. 2005, 89, 2628-2639.
24. Spiro, T. G.; Wasbotten, I. H. J. Raman Spectrosc. 2005, 34, 725-736.
25. Phillips, G. N. J.; Teodoro, M. L.; Smith, B.; Olson, J. S. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8817-8829.
26. Ray, G. B.; Li, X. Y.; Ibers, J. A.; Sessler, J. L.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 162-176.
27. Li, T.; Quillin, M. L.; Phillips, G. N. J.; Olson, J. S. Biochemistry 1994, 33, 1433-1446.
28. Evangelista-Kirkup, R.; Smulevich, G.; Spiro, T. G. Biochemistry 1986, 25, 4420-4425.
29. Sage, J. T.; Morikis, D.; Champion, P. M. Biochemistry 1991, 30, 1227-1237.
30. Smulevich, G.; Paoli, M.; DeSanctis, G.; Mantini, A. R.; Coletta, F. A. Biochemistry 1997, 36, 640-649.
31. Morikis, D.; Champion, P. M.; Springer, B. A.; Sligar, S. G. Biochemistry 1989, 28, 4791-4800.
32. Springer, B. A.; Sligar, S. G.; Olson, J. S.; Springer, G. N. J. Chem. Rev. 1994, 94, 699-714.
33. Anderton, C. L.; Hester, R. E.; Moore, J. N. Biochim. Biophys. Acta. 1997, 1338, 107-120.
34. Wang, J.; Mauro, J. M.; Edwards, S. L.; Oatley, S. J.; Fishel, L. A.; Ashford, V. A.; Xuong, N. H.; Kraut, J. Biochemistry 1990, 29, 7160-7173.
35. Smulevich, G.; Mauro, J. M.; Fishel, L. A.; English, A. M.; Kraut, J.; Spiro, T. G. Biochemistry 1988, 27, 5486-5492.
36. Smagghe, B. J.; Sarath, G.; Ross, E.; Hubert, J. L.; Hargrove, M. S. Biochemistry 2006, 45, 561-570.
37. Kriegl, J. M.; Bhattacharyya, A. J.; Nienhaus, K.; Deng, P.; Minkow, O.; Nienhaus, G. U. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 7992-7997.
38. Uzan, J.; Dewilde, S.; Burmester, T.; Hankeln, T.; Moens, L.; Hamdane, D.; Marden, M. C.; Kiger, L. Biophys. J. 2004, 87, 1196-1204.
39. Kiger, L.; Uzan, J.; Dewilde, S.; Burmester, T.; Hankeln, T.; Moens, L.; Hamdane, D.; Baudin-Creuza, V.; Marden, M. C. IUBMB Life 2004, 56, 709-719.
40. Eaton, W. A.; Henry, E. R.; Hofrichter, J.; Mozzarelli, A. Nat. Struct. Biol. 1999, 6, 351-358.
41. Henry, E. R.; Jones, C. M.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. Biochemistry 1997, 36, 6511-6528.
42. Viappiani, C.; Bettati, S.; Bruno, S.; Ronda, L.; Abbruzzetti, S.; Mozzarelli, A.; Eaton, A. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 14414-14419.
43. Austin, R. H.; Beeson, K. W.; Eisenstein, L.; Frauenfelder, H.; Gunsalus, I. C. Biochemistry 1975, 14, 5355-5373.
44. Ansari, A.; Jones, C. M.; Henry, E. R.; Hofrichter, J.; Eaton, W. Biochemistry 1994, 33, 5128-5145.
45. Kleinen, T.; Doster, W.; Leyser, H.; Petry, W.; Schwarz, V.; Settles, M. Biochemistry 1998, 37, 717-733.
46. Librizzi, F.; Viappiani, C.; Abbruzzetti, S.; Cordone, L. J. Chem. Phys. 2002, 116, 1193-1200.
47. Dantsker, D.; Samuni, U.; Friedman, J. M.; Agmon, N. Biochim. Biophys. Acta. 2005, 1749, 234-251.
48. Steinbach, P. J. Biochemistry 1991, 30, 3988-4001.
49. Tian, W. D.; Sage, J. T.; Srajer, V.; Champion, P. M. Phys. Rev. Lett. 1992, 68, 408-411.
50. Lim, M.; Jackson, T. A.; Anfinrud, P. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 5801-5804.
51. Tilton, R. F. J.; Kuntz, I. D. J.; Petsko, G. A. Biochemistry 1984, 23, 2849-2857.
52. Ostermann, A.; Washipky, R.; Parak, F. G.; Nienhaus, G. U. Nature 2000, 404, 205-208.
53. Schlichting, I.; Berendzen, J.; Phillips, G. N.; Sweet, R. M. Nature 1994, 371, 808-812.
54. Srajer, V.; Ren, Z.; Teng, T. Y.; Schmidt, M.; Ursby, T.; Bourgeois, D.; Pradervand, C.; Schildkamp, W.; Wulff, M.; Moffat, K. Biochemistry 2001, 40, 13802-13815.
55. Vojtechovsky, J.; Chu, K.; Berendzen, J.; Sweet, R. M.; Schlichting, I. Biophys. J. 1999, 77, 2153-2174.
56. Schotte, F.; Lim, M.; Jackson, T. A.; Smirnov, A. V.; Soman, J.; Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr.; Wulff, M.; Anfinrud, P. A. Science 2003, 300, 1944-1947.
57. Bourgeois, D.; Vallone, B.; Schotte, F.; Arcovito, A.; Miele, A. E.; Sciara, G.; Wulff, M.; Anfinrud, P.; Brunori, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 8704-8709.
58. Agmon, N. Biophys. J. 2004, 87, 1537-1543.
59. Schmidt, M.; Nienhaus, K.; Pahl, R.; Krasselt, A.; Anderson, S.; Parak, F.; Nienhaus, G. U.; Srajer, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 11704-11709.
60. Bourgeois, D.; Vallone, B.; Arcovito, A.; Sciara, G.; Schotte, F.; Anfinrud, P. A.; Brunori, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 4924-4929.
61. Samuni, U.; Dantsker, D.; Ray, A.; Wittenberg, J. B.; Wittenberg, B. A.; Dewilde, S.; Moens, L.; Quellet, Y.; Guertin, M.; Friedman, J. M. J. Biol. Chem. 2003, 278, 27241-27250.
62. Sottini, S.; Abbruzzetti, S.; Viappiani, C.; Bettati, S.; Ronda, L.; Mozzarelli, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 11411-11413.
63. Samuni, U.; Roche, C. J.; Dantsker, D.; Juszczak, L. J.; Friedman, J. M. Biochemistry 2006, 45, 2820-2835.
64. Hargrove, M. S. Biophys. J. 2000, 79, 2733-2738.
65. Trent, J. T. I.; Hvitved, A. N.; Hargrove, M. S. Biochemistry 2001, 40, 6155-6163.
66. VanDoorslaer, S.; Dewilde, S.; Kiger, L.; Nistor, S. V.; Goovaerts, E.; Marden, M. C.; Moens, L. J. Biol. Chem. 2003, 278, 4919-4925.
67. Sottini, S.; Abbruzzetti, S.; Viappiani, C.; Ronda, L.; Mozzarelli, A. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19523-19528.
68. Abbruzzetti, S.; Giuffrida, S.; Sottini, S.; Viappiani, C.; Cordone, L. Cell Biochem. Biophys. 2005, 43, 431-438.
69. Agmon, N. Int. J. Chem. Kinet. 1981, 13, 333-365.
70. Nienhaus, K.; Kriegl, J. M.; Nienhaus, G. U. J. Biol. Chem. 2004, 279, 22944-22952.
71. Henry, E. R.; Sommer, J. H.; Hofrichter, J.; Eaton, W. A. J. Mol. Biol. 1983. 166, 443-451.
72. Dewilde, S.; Kiger, L.; Burmester, T.; Hankeln, T.; Baudin-Creuza, V.; Aerts, T.; Marden, M. C.; Caubergs, R.; Moens, L. J. Biol. Chem. 2001, 276, 38949-38955.
73. Milani, M.; Pesce, A.; Quellet, Y.; Dewilde, S.; Friedman, J.; Ascenzi, P.; Guertin, M.; Bolognesi, M. J. Biol. Chem. 2004, 279, 21520-21525.
74. Milani, M.; Pesce, A.; Ouellet, Y.; Ascenzi, P.; Guertin, M.; Bolognesi, M. EMBO J. 2001, 20, 3902-3909.
75. Giangiacomo, L.; Ilari, A.; Boffi, A.; Morea, V.; Chiancone, E. J. Biol. Chem. 2005, 280, 9192-9202.
76. Pesce, A.; Couture, M.; Dewilde, S.; Guertin, M.; Yamauchi, K.; Ascenzi. P.; Moens, L.; Bolognesi, M. EMBO J. 2001, 19, 2424-2434.
77. Pesce, A.; Dewilde, S.; Nardini, M.; Moens, L.; Ascenzi, P.; Hankeln, T.; Bolognesi, T. B. Structure 2003, 11, 1087-1095.
78. Vallone, B.; Nienhaus, K.; Matthes, A.; Brunori, M.; Nienhaus, G. U. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 17351-17356.
79. Vallone, B.; Nienhaus, K.; Matthes, K.; Brunori, M.; Nienhaus, G. U. Proteins 2004, 56, 85.
80. Brunori, M.; Gibson, Q. H. EMBO Rep. 2001, 2, 674-679.
81. Bidon-Chanal, A.; Martí, M. A.; Crespo, A.; Milani, M.; Orozco, M.; Bolognesi, M.; Luque, F. J.; Estrin, D. A. Proteins 2006, 64, 457-464.