An IR study of protonation changes associated with heme-heme electron transfer in bovine cytochrome c oxidase

Journal of the American Chemical Society

Volumn 129, Issue 10, 2007, Pages 2923-2929

  Iwaki, Masayo ^a   Rich, Peter R ^a  

^a UNIVERSITY COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CRYSTALLOGRAPHY; ELECTRON TRANSITIONS; HEAVY WATER; HYDROGEN BONDS; PH EFFECTS; PHOTOLYSIS; PROTONATION;

ARGININE GUANIDINIUM; ELECTRON TRANSFER; IR-DETECTABLE CARBOXYLIC GROUP;

ENZYME KINETICS;

ARGININE; ASPARTIC ACID; CARBON MONOXIDE; CARBOXYLIC ACID; CYTOCHROME C OXIDASE; DEUTERIUM OXIDE; GLUTAMIC ACID; GUANIDINE; HEME; METHEMOGLOBIN; PROPIONIC ACID DERIVATIVE; WATER;

ARTICLE; BINDING AFFINITY; CRYSTALLOGRAPHY; ELECTRON TRANSPORT; ENERGY; HYDROGEN BOND; INFRARED SPECTROSCOPY; PH; PHOTOLYSIS; PROTON TRANSPORT;

ANIMALS; ARGININE; CARBON MONOXIDE; CATTLE; ELECTRON TRANSPORT; ELECTRON TRANSPORT COMPLEX IV; HEME; HYDROGEN-ION CONCENTRATION; MOLECULAR STRUCTURE; PHOTOLYSIS; PROTONS; SPECTROPHOTOMETRY, INFRARED;

EID: 33947284329     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja067779i     Document Type: Article

References (75)

1. Iwata, S.; Ostermeier, C.; Ludwig, B.; Michel, H. Nature 1995, 376, 660-669.
2. Tsukihara, T.; Aoyama, H.; Yamashita, E.; Tomizaki, T.; Yamaguchi, H.; Shinzawa-Itoh, K.; Nakashima, R.; Yaono, R.; Yoshikawa, S. Science 1996, 272, 1136-1144.
3. Svensson-Ek, M.; Abramson, J.; Larsson, G.; Törnroth, S.; Brzezinski, P.; Iwata, S. J. Mol. Biol. 2002, 321, 329-339.
4. Tsukihara, T.; Shimokata, K.; Katayama, Y.; Shimada, H.; Muramoto, K.; Aoyama, H.; Mochizuki, M.; Shinozawa-Hoh, K.; Yamashita, E.; Yao, M.; Ishimura, Y.; Yoshikawa, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 15304-15309.
5. Babcock, G. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 12971-12973.
6. Wikström, M. Biochim. Biophys. Acta 2004, 1655, 241-247.
7. Michel, H. Biochemistry 1999, 38, 15129-15140.
8. Yoshikawa, S.; Muramoto, K.; Shinzawa-Itoh, K.; Aoyama, H.; Tsukihara, T.; Ogura, T.; Shimokata, K.; Katayama, Y.; Shimada, H. Biochim. Biophys. Acta 2006, 1757, 395-400.
9. Papa, S.; Lorusso, M.; di Paola, M. Biochim. Biophys. Acta 2006, 1757, 428-436.
10. Rich, P. R. Aust. J. Plant Physiol. 1995, 22, 479-486.
11. Mitchell, R.; Mitchell, P.; Rich, P. R. Biochim. Biophys. Acta 1992, 1101, 188-191.
12. Mitchell, R.; Rich, P. R. Biochim. Biophys. Acta 1994, 1186, 19-26.
13. Faxén, K.; Gilderson, G.; Ädelroth, P.; Brzezinski, P. Nature 2005, 437, 286-289.
14. Belevich, I.; Verkhovsky, M. I.; Wikström, M. Nature 2006, 440, 829-832.
15. Hosler, J. P.; Ferguson-Miller, S.; Mills, D. A. Annu. Rev. Biochem. 2006, 75, 165-187.
16. Gibson, Q. H.; Greenwood, C. Biochem. J. 1963, 86, 541-554.
17. Chance, B.; Erecinska, M. Arch. Biochem. Biophys. 1971, 143, 675-687.
18. Dyer, R. B.; Einarsdóttir, O.; Killough, P. M.; López-Garriga, J. J.; Woodruff, W. H. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 7657-7659.
19. Einarsdóttir, O.; Dyer, R. B.; Lemon, D. D.; Killough, P. M.; Hubig, S. M.; Atherton, S. J.; López-Garriga, J. J.; Palmer, G.; Woodruff, W. H. Biochemistry 1993, 32, 12013-12024.
20. Brändén, M.; Sigurdson, H.; Namslauer, A.; Gennis, R.; Ädelroth, P.; Brzezinski, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 5013-5018.
21. Verkhovsky, M. I.; Jasaitis, A.; Verkhovskaya, M. L.; Morgan, J. E.; Wikström, M. Nature 1999, 400, 480-483.
22. Verkhovsky, M. I.; Morgan, J. E.; Puustinen, A.; Wikstrom, M. Nature 1996, 380, 268-270.
23. Boelens, R.; Wever, R. Biochim. Biophys. Acta 1979, 547, 296-310.
24. Brzezinski, P.; Malmström, B. G. Biochim. Biophys. Acta 1987, 894, 29-38.
25. Oliveberg, M.; Malmström, B. G. Biochemistry 1991, 30, 7053-7057.
26. Verkhovsky, M. I.; Morgan, J. E.; Wikstrom, M. Biochemistry 1992, 31, 11860-11863.
27. Brändén, M.; Namslauer, A.; Hansson, Ö.; Aasa, R.; Brzezinski, P. Biochemistry 2003, 42, 13178-13184.
28. Ädelroth, P.; Sigurdson, H.; Hallen, S.; Brzezinski, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 12292-12297.
29. Pilet, E.; Jasaitis, A.; Liebl, U.; Vos, M. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 16198-16203.
30. Ji, H.; Yeh, S. R.; Rousseau, D. L. J. Biol. Chem. 2004, 279, 9392-9399.
31. Belevich, I.; Tuukkanen, A.; Wikström, M.; Verkhovsky, M. I. Biochemistry 2006, 45, 4000-4006.
32. Larsen, R. W. Photochem. Photobiol. Sci. 2006, 5, 603-610.
33. Hellwig, P.; Rost, B.; Mäntele, W. Spectrochim. Acta, A 2001, 57, 1123-1131.
34. Rost, B.; Behr, J.; Hellwig, P.; Richter, O. M. H.; Ludwig, B.; Michel, H.; Mäntele, W. Biochemistry 1999, 38, 7565-7571.
35. Okuno, D.; Iwase, T.; Shinzawa-Itoh, K.; Yoshikawa, S.; Kitagawa, T. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7209-7218.
36. McMahon, B. H.; Fabian, M.; Tomson, F.; Causgrove, T. P.; Bailey, J. A.; Rein, F. N.; Dyer, R. B.; Palmer, G.; Gennis, R. B.; Woodruff, W. H. Biochim. Biophys. Acta 2004, 1655, 321-331.
37. Nyquist, R. M.; Heitbrink, D.; Bolwien, C.; Gennis, R. B.; Heberle, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 8715-8720.
38. Morgan, J. E.; Verkhovsky, M. I.; Puustinen, A.; Wikström, M. Biochemistry 1993, 32, 11413-11418.
39. Ädelroth, P.; Brzezinski, P.; Malmström, B. G. Biochemistry 1995, 34, 2844-2849.
40. Moody, A. J.; Cooper, C. E.; Rich, P. R. Biochim. Biophys. Acta 1991, 1059, 189-207.
41. Iwaki, M.; Puustinen, A.; Wikström, M.; Rich, P. R. Biochemistry 2003, 42, 8809-8817.
42. Iwaki, M.; Puustinen, A.; Wikström, M.; Rich, P. R. Biochemistry 2004, 43, 14370-14378.
43. Rich, P. R.; Breton, J. Biochemistry 2002, 41, 967-973.
44. Moody, A. J. Biochim. Biophys. Acta 1996, 1276, 6-20.
45. Glasoe, P. K.; Long, F. A. J. Phys. Chem. 1960, 64, 188-190.
46. Einarsdóttir, O.; Choc, M. G.; Weldon, S.; Caughey, W. S. J. Biol Chem. 1988, 265, 13641-13654.
47. Park, S.; Pan, L. P.; Chan, S. I.; Alben, J. O. Biophys. J. 1996, 71, 1036-1047.
48. Iwase, T.; Varotsis, C.; Shinzawa-Itoh, K.; Yoshikawa, S.; Kitagawa, T. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1415-1416.
49. Rich, P. R.; Breton, J. Biochemistry 2001, 40, 6441-6449.
50. Heitbrink, D.; Sigurdson, H.; Bolwien, C.; Brzezinski, P.; Heberle, J. Biophys. J. 2002, 82, 1-10.
51. Puustinen, A.; Bailey, J. A.; Dyer, R. B.; Mecklenburg, S. L.; Wikström, M.; Woodruff, W. H. Biochemistry 1997, 36, 13195-13200.
52. Caughey, W. S.; Dong, A.; Sampath, V.; Yoshikawa, S.; Zhao, X. J. J. Bioenerg. Biomembr. 1993, 25, 81-91.
53. Mitchell, D. M.; Shapleigh, J. P.; Archer, A. M.; Alben, J. O.; Gennis, R. B. Biochemistry 1996, 35, 9446-9450.
54. Wang, J.; Takahashi, S.; Hosler, J. P.; Mitchell, D. M.; Ferguson-Miller, S.; Gennis, R. B.; Rousseau, D. L. Biochemistry 1995, 34, 9819-9825.
55. Ädelroth, P.; Sigurdson, H.; Hallen, S.; Brzezinski, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 93, 12292-12297.
56. Hallen, S.; Brzezinski, P.; Malmström, B. G. Biochemistry 1994, 33, 1467-1472.
57. Gorbikova, E. A.; Vuorilehto, K.; Wikström, M.: Verkhovsky, M. I. Biochemistry 2006, 45, 5641-5649.
58. Callahan, P. M.; Babcock, G. T. Biochemistry 1983, 22, 452-461.
59. Woodruff, W. H.; Dallinger, R. F.; Antalis, T. M.; Palmer, G. Biochemistry 1981, 20, 1332-1338.
60. Barth, A. Prog. Biophys. Mol. Biol. 2000, 74, 141-173.
61. Song, Y.; Michonova-Alexova, E.; Gunner, M. R. Biochemistry 2006, 45, 7959-7975.
62. Jasaitis, A.; Verkhovsky, M. I.; Morgan, J. E.; Verkhovskaya, M. L.; Wikström, M. Biochemistry 1999, 38, 2697-2706.
63. Rich, P. R.; Iwaki, M. In Biophysical and Structural Aspects of Bioenergetics; Wikström, M., Ed.; Royal Society of Chemistry: Cambridge, U.K., 2005; pp 314-333.
64. Han, S.; Ching, Y.; Rousseau, D. L. Nature 1990, 348, 89-90.
65. Varotsis, C.; Zhang, Y.; Appelman, E. H.; Babcock, G. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 237-241.
66. Siegbahn, P. E. M.; Blomberg, M. R. A.; Blomberg, M. L. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 10946-10955.
67. Behr, J.; Hellwig, P.; Mäntele, W.; Michel, H. Biochemistry 1998, 37, 7400-7406.
68. Behr, J.; Michel, H.; Mäntele, W.; Hellwig, P. Biochemistry 2000, 39, 1356-1363.
69. Hellwig, P.; Soulimane, T.; Buse, G.; Mäntele, W. FEBS Lett. 1999, 458, 83-86.
70. Yoshikawa, S.; Muramoto, K.; Shinozawa-Itoh, K.; Aoyama, H.; Tsukihara, T.; Shimokata, K.; Katayama, Y.; Shimada, H. Biochim. Biophys. Acta 2006, 1757, 1110-1116.
71. Nicholls, P.; Wrigglesworth, J. M. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1988, 550, 59-67.
72. Wikström, M. K. F.; Krab, K.; Saraste, M. TIBS 1982, 7, 304-305.
73. Moody, A. J.; Rich, P. R. Biochem. Soc. Trans. 1989, 17, 896-897.
74. Wikström, M.; Ribacka, C.; Molin, M.; Laakkonen, L.; Verkhovsky, M.; Puustinen, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 10478-10481.
75. Mills, D. A.; Florens, L.; Hiser, C.; Qian, J.; Ferguson-Miller, S. Biochim. Biophys. Acta 2000, 1458, 180-187.