Metal sensor proteins: Nature's metalloregulated allosteric switches

Dalton Transactions

Volumn , Issue 29, 2007, Pages 3107-3120

  Giedroc, David P ^a,b   Arunkumar, Alphonse I ^a,b  

^a TEXAS A AND M UNIVERSITY   (United States)

^b INDIANA UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CELLS; GENE EXPRESSION; HEAVY METALS; PATHOGENS; TOXICITY;

COORDINATION CHEMISTRY; HOMEOSTASIS; MICROENVIRONMENT; STRUCTURAL BIOLOGY;

PROTEINS;

BACTERIAL PROTEIN; METAL; METALLOPROTEIN; REPRESSOR PROTEIN; TRANSITION ELEMENT;

ALLOSTERISM; ARTICLE; BIOLOGICAL MODEL; CHEMISTRY; HUMAN; METABOLISM; PROTEIN CONFORMATION;

ALLOSTERIC REGULATION; BACTERIAL PROTEINS; HUMANS; METALLOPROTEINS; METALS; MODELS, BIOLOGICAL; PROTEIN CONFORMATION; REPRESSOR PROTEINS; TRANSITION ELEMENTS;

EID: 34547229278     PISSN: 14779226     EISSN: 14779234     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/b706769k     Document Type: Article

References (168)

1. T. V. O'Halloran Science 1993 261 715
2. R. Mukhopadhyay B. P. Rosen L. T. Phung S. Silver FEMS Microbiol. Rev. 2002 26 311
3. S. Silver T. Phung, le J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2005 32 587
4. D. H. Nies Extremophiles 2000 4 77
5. A. Komeili Annu. Rev. Biochem. 2007 76 351
6. S. E. Childers S. Ciufo D. R. Lovley Nature 2002 416 767
7. D. Agranoff S. Krishna Front. Biosci. 2004 9 2996
8. C. Wandersman P. Delepelaire Annu. Rev. Microbiol. 2004 58 611
9. G. M. Rodriguez I. Smith J. Bacteriol. 2006 188 424
10. T. H. Flo K. D. Smith S. Sato D. J. Rodriguez M. A. Holmes R. K. Strong S. Akira A. Aderem Nature 2004 432 917
11. M. A. Holmes W. Paulsene X. Jide C. Ratledge R. K. Strong Structure 2005 13 29
12. S. K. Mazmanian E. P. Skaar A. H. Gaspar M. Humayun P. Gornicki J. Jelenska A. Joachmiak D. M. Missiakas O. Schneewind Science 2003 299 906
13. E. P. Skaar M. Humayun T. Bae K. L. DeBord O. Schneewind Science 2004 305 1626
14. E. P. Skaar A. H. Gaspar O. Schneewind J. Biol. Chem. 2004 279 436
15. R. Wu E. P. Skaar R. Zhang G. Joachimiak P. Gornicki O. Schneewind A. Joachimiak J. Biol. Chem. 2005 280 2840
16. M. S. Francis C. J. Thomas Microb. Pathog. 1997 22 67
17. O. Gat I. Mendelson T. Chitlaru N. Ariel Z. Altboum H. Levy S. Weiss H. Grosfeld S. Cohen A. Shafferman Mol. Microbiol. 2005 58 533
18. J. W. Johnston D. E. Briles L. E. Myers S. K. Hollingshead Infect. Immun. 2006 74 1171
19. D. A. Lewis J. Klesney-Tait S. R. Lumbley C. K. Ward J. L. Latimer C. A. Ison E. J. Hansen Infect. Immun. 1999 67 5060
20. S. Campoy M. Jara N. Busquets A. M. Perez, De Rozas I. Badiola J. Barbe Infect. Immun. 2002 70 4721
21. W. Yang Y. Liu L. Chen T. Gao B. Hu D. Zhang F. Liu Curr. Microbiol. 2007 54 307
22. J. A. Lindsay S. J. Foster Microbiology 2001 147 1259
23. J. Versieck Crit. Rev. Clin. Lab. Sci. 1985 22 97
24. D. I. Thurnham A. S. Mburu D. L. Mwaniki A. De Wagt Proc. Nutr. Soc. 2005 64 502
25. D. E. Blair A. W. Schuttelkopf J. I. MacRae D. M. van Aalten Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 15429
26. A. A. McCarthy N. A. Peterson R. Knijff E. N. Baker J. Mol. Biol. 2004 335 1131
27. C. Pezard P. Berche M. Mock Infect. Immun. 1991 59 3472
28. B. E. Turk T. Y. Wong R. Schwarzenbacher E. T. Jarrell S. H. Leppla R. J. Collier R. C. Liddington L. C. Cantley Nat. Struct. Mol. Biol. 2004 11 60
29. Y. Natori H. Nanamiya G. Akanuma S. Kosono T. Kudo K. Ochi F. Kawamura Mol. Microbiol. 2007 63 294
30. E. M. Panina A. A. Mironov M. S. Gelfand Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003 100 9912
31. J. W. Olson R. J. Maier Science 2002 298 1788
32. D. J. McGee H. L. Mobley Curr. Top. Microbiol. Immunol. 1999 241 155
33. A. H. Gordon P. D. Hart M. R. Young Nature 1980 286 79
34. D. L. Clemens B. Y. Lee M. A. Horwitz J. Bacteriol. 1995 177 5644
35. K. Sendide A. E. Deghmane J. M. Reyrat A. Talal Z. Hmama Infect. Immun. 2004 72 4200
36. D. M. Ralston T. V. O'Halloran Adv. Inorg. Biochem. 1990 8 1
37. M. A. Pennella J. E. Shokes N. J. Cosper R. A. Scott D. P. Giedroc Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003 100 3713
38. A. Changela K. Chen Y. Xue J. Holschen C. E. Outten T. V. O'Halloran A. Mondragon Science 2003 301 1383
39. S. Leitch M. J. Bradley J. L. Rowe P. T. Chivers M. J. Maroney J. Am. Chem. Soc. 2007 129 5085
40. C. Eicken M. A. Pennella X. Chen K. M. Koshlap M. L. VanZile J. C. Sacchettini D. P. Giedroc J. Mol. Biol. 2003 333 683
41. S. Chamnongpol E. A. Groisman Mol. Microbiol. 2002 44 561
42. D. A. Rouch N. L. Brown Microbiology 1997 143 1191
43. U. E. Ukaegbu S. Henery A. C. Rosenzweig Biochemistry 2006 45 10191
44. K. Perron O. Caille C. Rossier C. Van Delden J. L. Dumas T. Kohler J. Biol. Chem. 2004 279 8761
45. M. J. Cromie Y. Shi T. Latifi E. A. Groisman Cell 2006 125 71
46. S. Brantl Trends Biotechnol. 2006 24 383
47. R. L. Coppins K. B. Hall E. A. Groisman Curr. Opin. Microbiol. 2007 10 176
48. N. S. Dosanjh S. L. Michel Curr. Opin. Chem. Biol. 2006 10 123
49. J. W. Lee J. D. Helmann BioMetals 2007 20 485
50. S. Tottey D. R. Harvie N. J. Robinson Acc. Chem. Res. 2005 38 775
51. R. Williams Coord. Chem. Rev. 2001 216-217 583
52. J. Szpunar Analyst 2005 130 442
53. C. J. Fahrni Curr. Opin. Chem. Biol. 2007 11 121
54. J. Lopez-Barea J. L. Gomez-Ariza Proteomics 2006 6 S51
55. K. J. Waldron S. Tottey S. Yanagisawa C. Dennison N. J. Robinson J. Biol. Chem. 2007 282 3837
56. L. L. Barton F. Goulhen M. Bruschi N. A. Woodards R. M. Plunkett F. J. Rietmeijer BioMetals 2007 20 291
57. C. E. Hand J. F. Honek J. Nat. Prod. 2005 68 293
58. K. S. Ung Y. Av-Gay FEBS Lett. 2006 580 2712
59. E. Anes P. Peyron L. Staali L. Jordao M. G. Gutierrez H. Kress M. Hagedorn I. Maridonneau-Parini M. A. Skinner A. G. Wildeman S. A. Kalamidas M. Kuehnel G. Griffiths Cell. Microbiol. 2006 8 939
60. D. M. Kurtz, Jr. J. Inorg. Biochem. 2006 100 679
61. T. D. Rae P. J. Schmidt R. A. Pufahl V. C. Culotta T. V. O'Halloran Science 1999 284 805
62. A. C. Rosenzweig T. V. O'Halloran Curr. Opin. Chem. Biol. 2000 4 140
63. A. Lewin G. R. Moore N. E. Le Brun Dalton Trans. 2005 3597
64. S. Shcolnick Y. Shaked N. Keren Biochim. Biophys. Acta 2006 1767 814
65. H. Sigel D. McCormack Acc. Chem. Res. 1970 3 201
66. J. Frausto da Silva and R. Williams, The Biological Chemistry of Elements: The Inorganic Chemistry of Life, Oxford University Press, Oxford, 2nd edn, 2001, p. 575
67. V. Sendra D. Cannella B. Bersch F. Fieschi S. Menage D. Lascoux J. Coves Biochemistry 2006 45 5557
68. L. Zhang M. Koay M. J. Maher Z. Xiao A. G. Wedd J. Am. Chem. Soc. 2006 128 5834
69. K. Peariso D. L. Huffman J. E. Penner-Hahn T. V. O'Halloran J. Am. Chem. Soc. 2003 125 342
70. I. R. Loftin S. Franke S. A. Roberts A. Weichsel A. Heroux W. R. Montfort C. Rensing M. M. McEvoy Biochemistry 2005 44 10533
71. L. A. Finney T. V. O'Halloran Science 2003 300 931
72. C. E. Outten T. V. O'Halloran Science 2001 292 2488
73. S. A. Mills M. A. Marletta Biochemistry 2005 44 13553
74. M. V. Golynskiy W. A. Gunderson M. P. Hendrich S. M. Cohen Biochemistry 2006 45 15359
75. J. J. Chou S. Li C. B. Klee A. Bax Nat. Struct. Biol. 2001 8 990
76. M. L. VanZile N. J. Cosper R. A. Scott D. P. Giedroc Biochemistry 2000 39 11818
77. T. Liu A. Ramesh Z. Ma S. K. Ward L. Zhang G. N. George A. M. Talaat J. C. Sacchettini D. P. Giedroc Nat. Chem. Biol. 2007 3 60
78. L. S. Busenlehner N. J. Cosper R. A. Scott B. P. Rosen M. D. Wong D. P. Giedroc Biochemistry 2001 40 4426
79. L. S. Busenlehner D. P. Giedroc J. Inorg. Biochem. 2006 100 1024
80. L. Banci I. Bertini F. Cantini I. C. Felli L. Gonnelli N. Hadjiliadis R. Pierattelli A. Rosato P. Voulgaris Nat. Chem. Biol. 2006 2 367
81. L. Banci I. Bertini S. Ciofi-Baffoni N. G. Kandias N. J. Robinson G. A. Spyroulias X. C. Su S. Tottey M. Vanarotti Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 8320
82. D. Achila L. Banci I. Bertini J. Bunce S. Ciofi-Baffoni D. L. Huffman Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 5729
83. M. Pruteanu S. B. Neher T. A. Baker J. Bacteriol. 2007 189 3017
84. H. K. Song S. B. Mulrooney R. Huber R. P. Hausinger J. Biol. Chem. 2001 276 49359
85. J. L. Rowe G. L. Starnes P. T. Chivers J. Bacteriol. 2005 187 6317
86. J. S. Cavet W. Meng M. A. Pennella R. J. Appelhoff D. P. Giedroc N. J. Robinson J. Biol. Chem. 2002 277 38441
87. A. White X. Ding J. C. vanderSpek J. R. Murphy D. Ringe Nature 1998 394 502
88. G. Wisedchaisri C. J. Chou M. Wu C. Roach A. E. Rice R. K. Holmes C. Beeson W. G. Hol Biochemistry 2007 46 436
89. E. R. Schreiter S. C. Wang D. B. Zamble C. L. Drennan Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006 103 13676
90. K. S. Gajiwala S. K. Burley Curr. Opin. Struct. Biol. 2000 10 110
91. P. T. Chivers R. T. Sauer Protein Sci. 1999 8 2494
92. M. J. San Francisco C. L. Hope J. B. Owolabi L. S. Tisa B. P. Rosen Nucleic Acids Res. 1990 18 619
93. J. W. Huckle A. P. Morby J. S. Turner N. J. Robinson Mol. Microbiol. 1993 7 177
94. N. L. Brown J. V. Stoyanov S. P. Kidd J. L. Hobman FEMS Microbiol. Rev. 2003 27 145
95. H. Wunderli-Ye M. Solioz Adv. Exp. Med. Biol. 1999 448 255
96. K. Hantke Curr. Opin. Microbiol. 2001 4 172
97. X. Ding H. Zeng N. Schiering D. Ringe J. R. Murphy Nat. Struct. Biol. 1996 3 382
98. T. V. O'Halloran B. Frantz M. K. Shin D. M. Ralston J. G. Wright Cell 1989 56 119
99. A. Z. Ansari M. L. Chael T. V. O'Halloran Nature 1992 355 87
100. R. P. Saha P. Chakrabarti BMC Struct. Biol. 2006 6 24
101. T. Barkay S. M. Miller A. O. Summers FEMS Microbiol. Rev. 2003 27 355
102. D. Strausak M. Solioz J. Biol. Chem. 1997 272 8932
103. M. Solioz J. V. Stoyanov FEMS Microbiol. Rev. 2003 27 183
104. M. K. Safo Q. Zhao T. P. Ko F. N. Musayev H. Robinson N. Scarsdale A. H. Wang G. L. Archer J. Bacteriol. 2005 187 1833
105. R. Portmann K. R. Poulsen R. Wimmer M. Solioz BioMetals 2006 19 61
106. P. A. Cobine G. N. George C. E. Jones W. A. Wickramasinghe M. Solioz C. T. Dameron Biochemistry 2002 41 5822
107. J. I. Kliegman S. L. Griner J. D. Helmann R. G. Brennan A. Glasfeld Biochemistry 2006 45 3493
108. P. E. Carrington P. T. Chivers F. Al-Mjeni R. T. Sauer M. J. Maroney Nat. Struct. Biol. 2003 10 126
109. S. C. Wang A. V. Dias S. L. Bloom D. B. Zamble Biochemistry 2004 43 10018
110. J. A. Hunt M. Ahmed C. A. Fierke Biochemistry 1999 38 9054
111. K. I. Sen A. Sienkiewicz J. F. Love J. C. vanderSpek P. G. Fajer T. M. Logan Biochemistry 2006 45 4295
112. Q. Que J. D. Helmann Mol. Microbiol. 2000 35 1454
113. E. Guedon J. D. Helmann Mol. Microbiol. 2003 48 495
114. A. Glasfeld E. Guedon J. D. Helmann R. G. Brennan Nat. Struct. Biol. 2003 10 652
115. S. K. Checa M. Espariz M. E. Audero P. E. Botta S. V. Spinelli F. C. Soncini Mol. Microbiol. 2007 63 1307
116. L. M. Utschig J. W. Bryson T. V. O'Halloran Science 1995 268 380
117. P. J. Kiley H. Beinert Curr. Opin. Microbiol. 2003 6 181
118. D. M. Ralston T. V. O'Halloran Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1990 87 3846
119. J. S. Iwig J. L. Rowe P. T. Chivers Mol. Microbiol. 2006 62 252
120. D. Koch D. H. Nies G. Grass BioMetals 2007
121. J. Helmann, personal communication
122. G. Grass B. Fan B. P. Rosen K. Lemke H. G. Schlegel C. Rensing J. Bacteriol. 2001 183 2803
123. L. S. Busenlehner M. A. Pennella D. P. Giedroc FEMS Microbiol. Rev. 2003 27 131
124. M. L. VanZile X. Chen D. P. Giedroc Biochemistry 2002 41 9765
125. J. Ye A. Kandegedara P. Martin B. P. Rosen J. Bacteriol. 2005 187 4214
126. J. S. Cavet A. I. Graham W. Meng N. J. Robinson J. Biol. Chem. 2003 278 44560
127. Y. Wang L. Hemmingsen D. P. Giedroc Biochemistry 2005 44 8976
128. L. S. Busenlehner T. C. Weng J. E. Penner-Hahn D. P. Giedroc J. Mol. Biol. 2002 319 685
129. A. Arunkumar and D. Giedroc
130. M. L. VanZile X. Chen D. P. Giedroc Biochemistry 2002 41 9776
131. T. Liu, X. Chen, M. Li, R. A. Scott and D. Giedroc, manuscript in preparation
132. T. Liu S. Nakashima K. Hirose M. Shibasaka M. Katsuhara B. Ezaki D. P. Giedroc K. Kasamo J. Biol. Chem. 2004 279 17810
133. E. R. Schreiter M. D. Sintchak Y. Guo P. T. Chivers R. T. Sauer C. L. Drennan Nat. Struct. Biol. 2003 10 794
134. M. A. Pennella A. I. Arunkumar D. P. Giedroc J. Mol. Biol. 2006 356 1124
135. N. Popovych S. Sun R. H. Ebright C. G. Kalodimos Nat. Struct. Mol. Biol. 2006 13 831
136. J. F. Lefevre K. T. Dayie J. W. Peng G. Wagner Biochemistry 1996 35 2674
137. H. Krizova L. Zidek M. J. Stone M. V. Novotny V. Sklenar J. Biomol. NMR 2004 28 369
138. D. Kern E. R. Zuiderweg Curr. Opin. Struct. Biol. 2003 13 748
139. M. Akke Curr. Opin. Struct. Biol. 2002 12 642
140. J. J. Englander G. Louie R. E. McKinnie S. W. Englander J. Mol. Biol. 1998 284 1695
141. S. Lee A. I. Arunkumar X. Chen D. P. Giedroc J. Am. Chem. Soc. 2006 128 1937
142. A. I. Arunkumar M. A. Pennella X. Kong D. P. Giedroc J. Biomol. NMR 2007
143. J. A. D'Aquino J. Tetenbaum-Novatt A. White F. Berkovitch D. Ringe Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 18408
144. M. A. DeWitt J. I. Kliegman J. D. Helmann R. G. Brennan D. L. Farrens A. Glasfeld J. Mol. Biol. 2007 365 1257
145. M. Golynskiy S. Li V. L. Woods, Jr. S. M. Cohen JBIC, J. Biol. Inorg. Chem. 2007 12 699
146. S. I. Patzer K. Hantke J. Biol. Chem. 2000 275 24321
147. E. Diaz-Mireles M. Wexler G. Sawers D. Bellini J. D. Todd A. W. Johnston Microbiology 2004 150 1447
148. B. E. Ahn J. Cha E. J. Lee A. R. Han C. J. Thompson J. H. Roe Mol. Microbiol. 2006 59 1848
149. N. Bsat A. Herbig L. Casillas-Martinez P. Setlow J. D. Helmann Mol. Microbiol. 1998 29 189
150. L. Chen L. Keramati J. D. Helmann Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1995 92 8190
151. J. W. Lee J. D. Helmann Nature 2006 440 363
152. E. Pohl J. C. Haller A. Mijovilovich W. Meyer-Klaucke E. Garman M. L. Vasil Mol. Microbiol. 2003 47 903
153. D. A. Traore A. El Ghazouani S. Ilango J. Dupuy L. Jacquamet J. L. Ferrer C. Caux-Thang V. Duarte J. M. Latour Mol. Microbiol. 2006 61 1211
154. A. Maciag E. Dainese G. M. Rodriguez A. Milano R. Provvedi M. R. Pasca I. Smith G. Palu G. Riccardi R. Manganelli J. Bacteriol. 2007 189 730
155. D. Lucarelli S. Russo E. Garman A. Milano W. Meyer-Klaucke E. Pohl J. Biol. Chem. 2007 282 9914
156. J. W. Lee J. D. Helmann J. Biol. Chem. 2006 281 23567
157. C. E. Outten D. A. Tobin J. E. Penner-Hahn T. V. O'Halloran Biochemistry 2001 40 10417
158. L. Pecqueur B. D'Autreaux J. Dupuy Y. Nicolet L. Jacquamet B. Brutscher I. Michaud-Soret B. Bersch J. Biol. Chem. 2006 281 21286
159. D. P. Barondeau C. J. Kassmann C. K. Bruns J. A. Tainer E. D. Getzoff Biochemistry 2004 43 8038
160. J. S. Kim S. O. Kang J. K. Lee J. Biol. Chem. 2003 278 18455
161. P. T. Chivers R. T. Sauer Chem. Biol. 2002 9 1141
162. S. L. Bloom D. B. Zamble Biochemistry 2004 43 10029
163. C. Dian K. Schauer U. Kapp S. M. McSweeney A. Labigne L. Terradot J. Mol. Biol. 2006 361 715
164. P. T. Chivers T. H. Tahirov J. Mol. Biol. 2005 348 597
165. L. Rulisek J. Vondrasek J. Inorg. Biochem. 1998 71 115
166. O. Scholz M. Kostner M. Reich S. Gastiger W. Hillen J. Mol. Biol. 2003 329 217
167. S. R. Luckner M. Klotzsche C. Berens W. Hillen Y. A. Muller J. Mol. Biol. 2007 368 780
168. A. B. Taylor C. S. Stoj L. Ziegler D. J. Kosman P. J. Hart Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 15459