NMR hyperfine shifts in blue copper proteins: A quantum chemical investigation

Journal of the American Chemical Society

Volumn 130, Issue 12, 2008, Pages 3814-3823

  Zhang, Yong ^a,b   Oldfield, Eric ^a  

^a UNIVERSITY OF ILLINOIS AT URBANA CHAMPAIGN   (United States)

^b The University of Southern Mississippi   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BLUE COPPER PROTEINS (BCP); CRITICAL POINT PROPERTIES; GEOMETRY OPTIMIZATION;

HYDROGEN BONDS; MOLECULAR STRUCTURE; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE;

PROTEINS;

AMICYANIN; AZURIN; COPPER PROTEIN; PLASTOCYANIN; PSEUDOAZURIN; RUSTICYANIN; STELLACYANINE; UNCLASSIFIED DRUG;

ANALYTIC METHOD; ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CORRELATION ANALYSIS; GEOMETRY; HYDROGEN BOND; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; QUANTUM CHEMISTRY; THEORY;

AZURIN; BACTERIAL PROTEINS; HYDROGEN BONDING; MAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; METALLOPROTEINS; MODELS, CHEMICAL; PLANT PROTEINS; PLASTOCYANIN; QUANTUM THEORY; REFERENCE STANDARDS;

EID: 41149092925     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja075978b     Document Type: Article

References (60)

1. La Mar, G. N. In NMR of Paramagnetic Molecules, Principles and Applications; La Mar, G. N., Horrocks, W. D., Jr., Holm, R. H., Eds.; Academic Press: New York, 1973; pp 86-127.
2. Walker, F. A. In The Porphyrin Handbook; Kadish, K. M., Smith, K. M., Guilard, R., Eds.; Academic Press: San Diego, 2000; Vol. 5, pp 81-184.
3. Iwahara, J.; Clore, G. M. Nature 2006, 440, 1227-1230.
4. Hansen, D. F.; Led, J. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 1738-1743.
5. Goff, H. M.; Shimomura, E. T.; Phillippi, M. A. Inorg. Chem. 1983, 22, 66-71.
6. Fujii, H. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 5936-5937.
7. Mao, J. H.; Zhang, Y.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13911-13920.
8. Kalverda, A. P.; Salgado, J.; Dennison, C.; Canters, G. W. Biochemistry 1996, 35, 3085-3092.
9. Bertini, I.; Fernandez, C. O.; Karlsson, B. G.; Leckner, J.; Luchinat, C.; Malmstrom, B. G.; Nersissian, A. M.; Pierattelli, R.; Shipp, E.; Valentine, J. S.; Vila, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3701-3707.
10. Bertini, I.; Ciurli, S.; Dikiy, A.; Gasanov, R.; Luchinat, C.; Martini, G.; Safarov, N. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 2037-2046.
11. Donaire, A.; Jimenez, B.; Fernandez, C. O.; Pierattelli, R.; Niizeki, T.; Moratal, J. M.; Hall, J. F.; Kohzuma, T.; Hasnain, S. S.; Vila, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 13698-13708.
12. Ray, G. B.; Li, X. Y.; Ibers, J. A.; Sessler, J. L.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 162-176.
13. Bader, R. F. W. Atoms in Molecules - A Quantum Theory; Oxford University Press: Oxford, 1990.
14. Bader, R. F. W. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 7314-7323.
15. Wilkens, S. J.; Xia, B.; Weinhold, F.; Markley, J. L.; Westler, W. M. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4806-4814.
16. Zhang, Y.; Sun, H. H.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3652-3653.
17. Kervern, G.; Pintacuda, G.; Zhang, Y.; Oldfield, E.; Roukoss, C.; Kuntz, E.; Herdtweck, E.; Basset, J. M.; Cadars, S.; Lesage, A.; Coperet, C.; Emsley, L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 13545-13552.
18. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652.
19. Wachters, A. J. J. Chem. Phys. 1970, 52, 1033-1036.
20. http://www.emsl.pnl.gov/forms/basisform.html.
21. Frisch, M. J., et al. Gaussian 03, Revision B.03; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.
22. Zhang, Y.; Gossman, W.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 16387-16396.
23. Cunane, L. M.; Chen, Z. W.; Durley, R. C. E.; Mathews, F. S. Acta Crystallogr. D 1996, 52, 676-686.
24. Chen, Z. W.; Barber, M. J.; McIntire, W. S.; Mathews, F. S. Acta Crystallogr. D 1998, 54, 253-268.
25. Guss, J. M.; Bartunik, H. D.; Freeman, H. C. Acta Crystallogr. B 1992, 48, 790-811.
26. Inoue, T.; Nishio, N.; Suzuki, S.; Kataoka, K.; Kohzuma, T.; Kai, Y. J. Biol. Chem. 1999, 274, 17845-17852.
27. Hart, P. J.; Nersissian, A. M.; Herrmann, R. G.; Nalbandyan, R. M.; Valentine, J. S.; Eisenberg, D. Protein Sci. 1996, 5, 2175-2183.
28. Barrett, M. L.; Harvey, I.; Sundararajan, M.; Surendran, R.; Hall, J. F.; Ellis, M. J.; Hough, M. A.; Strange, R. W.; Hillier, I. H.; Hasnain, S. S. Biochemistry 2006, 45, 2927-2939.
29. Carrell, C. J.; Davidson, V. L.; Chen, Z.; Cunane, L. M.; Trickey, P.; Mathews, F. S. To be published.
30. Paraskevopoulos, K.; Sundararajan, M.; Surendran, R.; Hough, M. A.; Eady, R. R.; Hillier, I. H.; Hasnain, S. S. Dalton Trans. 2006, 3067-3076.
31. Nar, H.; Messerschmidt, A.; Huber, R.; van de Kamp, M.; Canters, G. W. J. Mol. Biol. 1991, 221, 765-772.
32. Walter, R. L.; Ealick, S. E.; Friedman, A. M.; Blake, R. C.; Proctor, P.; Shoham, M. J. Mol. Biol. 1996, 263, 730-751.
33. van Gastel, M.; Coremans, J. W. A.; Sommerdijk, H.; van Hemert, M. C.; Groenen, E. J. J. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 2035-2041.
34. Vila, A. J.; Fernández, C. O. In Handbook on Metalloproteins; Bertini, I., Sigel, A., Sigel, H., Eds.; Marcel Dekker: New York, 2001; pp 813-856.
35. Sinnecker, S.; Neese, F. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1463-1475.
36. Musiani, F.; Carloni, P.; Ciurli, S. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 7495-7499.
37. Li, H.; Webb, S. P.; Ivanic, J.; Jensen, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8010-8019.
38. Libeu, C. A. P.; Kukimoto, M.; Nishiyama, M.; Horinouchi, S.; Adman, E. T. Biochemistry 1997, 36, 13160-13179.
39. Dong, S. L.; Ybe, J. A.; Hecht, M. H.; Spiro, T. G. Biochemistry 1999, 38, 3379-3385.
40. Carrell, C. J.; Sun, D. P.; Jiang, S. L.; Davidson, V. L.; Mathews, F. S. Biochemistry 2004, 43, 9372-9380.
41. Yanagisawa, S.; Banfield, M. J.; Dennison, C. Biochemistry 2006, 45, 8812-8822.
42. Hall, J. F.; Kanbi, L. D.; Harvey, I.; Murphy, L. M.; Hasnain, S. S. Biochemistry 1998, 37, 11451-11458.
43. Hansen, D. F.; Gorelsky, S. I.; Sarangi, R.; Hodgson, K. O.; Hedman, B.; Christensen, H. E. M.; Solomon, E. I.; Led, J. J. J. Biol. Inorg. Chem. 2006, 11, 277-285.
44. Arnold, W. D.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 12835-12841.
45. Biegler-König, F. AIM2000, Version 2.0; Universitv of Applied Science: Bielefeld, Germany, 2002.
46. http://www.rcsb.org/pdb/static.do?p=general_information/about_pdb/ nature_of_3d_structural_data.html.
47. McMahon, M. T.; deDios, A. C.; Godbout, N.; Salzmann, R.; Laws, D. D.; Le, H. B.; Havlin, R. H.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4784-4797.
48. Zhang, Y.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4470-4471.
49. Zhang, Y.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9494-9495.
50. Mao, J. H.; Mukherjee, S.; Zhang, Y.; Cao, R.; Sanders, J. M.; Song, Y. C.; Zhang, Y. H.; Meints, G. A.; Gao, Y. G.; Mukkamala, D.; Hudock, M. P.; Oldfield, E. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 14485-14497.
51. Sato, K.; Dennison, C. Biochemistry 2002, 41, 120-130.
52. Garner, D. K.; Vaughan, M. D.; Hwang, H. J.; Savelieff, M. G.; Berry, S. M.; Honek, J. F.; Lu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 15608-15617.
53. George, S. D.; Basumallick, L.; Szilagyi, R. K.; Randall, D. W.; Hill, M. G.; Nersissian, A. M.; Valentine, J. S.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11314-11328
54. Sugimori, K.; Shuku, T.; Sugiyama, A.; Nagao, H.; Sakurai, T.; Nishikawa, K. Polyhedron 2005, 24, 2671-2675.
55. Solomon, E. I. Inorg. Chem. 2006, 45, 8012-8025.
56. Holm, R. H.; Kennepohl, P.; Solomon, E. I. Chem. Rev. 1996, 96, 2239-2314.
57. Lu, Y.; LaCroix, L. B.; Lowery, M. D.; Solomon, E. I.; Bender, C. J.; Peisach, J.; Roe, J. A.; Gralla, E. B.; Valentine, J. S. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 5907-5918.
58. LaCroix, L. B.; Randall, D. W.; Nersissian, A. M.; Hoitink, C. W. G.; Canters, G. W.; Valentine, J. S.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9621-9631.
59. Pierloot, K.; De Kerpel, J. O. A.; Ryde, U.; Olsson, M. H. M.; Roos, B. O. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 13156-13166.
60. Bertini, I.; Capozzi, F.; Luchinat, C.; Piccioli, M.; Vila, A. J. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 651-660.