Protein effects on the O 2 binding to the active site of the methane monooxygenase: ONIOM studies

International Journal of Quantum Chemistry

Volumn 99, Issue 6, 2004, Pages 972-980

  Hoffmann, Marcin ^a,b   Khavrutskii, Ilja V ^a   Musaev, Djamaladdin G ^a   Morokuma, Keiji ^a  

^a EMORY UNIVERSITY   (United States)

^b ADAM MICKIEWICZ UNIVERSITY   (Poland)

Author keywords

Enzymatic reaction mechanism; Methane monooxygenase; ONIOM calculations; Oxygen activation; Protein environment effects

Indexed keywords

ENZYMATIC REACTION MECHANISM; METAHNE MONOOXYGENASE; ONIOM CALCULATIONS; OXYGEN ACTIVATON; PROTEIN ENVIRONMENT EFFECTS;

AMINO ACIDS; CALCULATIONS; CHEMICAL BONDS; ELECTRONIC STRUCTURE; ENZYMES; METHANE; OXYGEN; PROTEINS;

MOLECULAR STRUCTURE;

EID: 4544233375     PISSN: 00207608     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/qua.20141     Document Type: Conference Paper

References (67)

1. Dalton, H. Adv Appl Microbiol 1980, 26, 71.
2. Lipscomb, J. D. Annu Rev Microbiol 1994, 48, 371.
3. Wilkins, P. C.; Dalton, H. Biochem Soc Trans 1994, 22, 700.
4. Lee, S.-K.; Lipscomb, J. D. Biochemistry 1999, 38, 4423.
5. Dunietz, B. D.; Beachy, M. D.; Cao, Y.; Whittington, D. A.; Lippard, S. J.; Friesner, R. A. J Am Chem Soc 2000, 122, 2828.
6. Feig, A. L.; Lippard, S. J. Chem Rev 1994, 94, 759.
7. Liu, K. E.; Lippard, S. J Adv Inorg Chem 1995, 42, 263.
8. Wallar, B. J.; Lipscomb, J. D. Chem Rev 1996, 96, 2625.
9. Solomon, E.; Brunold, T. C.; Davis, M. I.; Kemsley, J. N.; Lee, S.-K.; Lehnert, N.; Neese, F.; Skulan, A. J.; Yang, Y.-S.; Zhou, J Chem Rev 2000, 100, 235, references therein.
10. Rosenzweig, A. C.; Fredrick, C. A.; Lippard, S. J.; Nordlung, P. Nature 1993, 366, 537.
11. Rosenzweig, A. C.; Nordling, P.; Takahara, P. M.; Fredrick, C. A.; Lippard, S. J. Chem Biol 1995, 2, 409.
12. Elango, N.; Radhakrishman, R.; Froland, W. A.; Waller, B. J.; Earhart, C. A.; Lipscomb, J. D.; Ohlendorf, D. H. Protein Sci 1997, 6, 556.
13. Nesheim, J. C.; Lipscomb, J. D. Biochemistry 1996, 35, 10240.
14. Shu, L.; Nesheim, J. C., Kauffmann, K.; Munck, E.; Lipscomb, J. D.; Que, L., Jr. Science 1997, 275, 515.
15. Wilkinson, E. C.; Dong, Y.; Zang, Y.; Fujii, H.; Fraczkiewicz, R.; Fraczkiewicz, G.; Czernuszewicz, R. S.; Que, L., Jr. J Am Chem Soc 1998, 120, 955.
16. Valentine, A. M.; Stahl, S. S.; Lippard, S. J. J Am Chem Soc 1999, 121, 3876.
17. Merkx, M.; Kopp, D A.; Sazinsky, M. H.; Blazyk, J. L.; Muller, J.; Lippard, S. J. Angew Chem Int Ed 2001, 40, 2782.
18. Morokuma, K.; Musaev, D. G.; Vreven, T.; Basch, H.; Torrent, M.; Khoroshun, D. V. IBM J Res Dev 2001, 45, 367.
19. Steinman, A. A. J Biol Inorg Chem 1998, 3, 325.
20. Torrent, M.; Musaev, D. G.; Basch, H.; Morokuma, K. J Comput Chem 2002, 23, 59.
21. Priestley, N. D.; Floss, H. G.; Froland, W. A.; Lipscomb, J. D.; Williams, P. G.; Morimoto, H. J Am Chem Soc 1992, 114, 7561.
22. Brazeau, B. J.; Lipscomb, J. D. Biochemistry 2000, 39, 13503.
23. Musaev, D. G.; Basch, H.; Morokuma, K. J Am Chem Soc 2002, 124, 4135.
24. Basch, H.; Musaev, D. G.; Mogi, K.; Morokuma, K. J Phys Chem A 2001, 105, 3615.
25. Torrent, M.; Musaev, D. G.; Morokuma, K. J Phys Chem B 2001, 105, 322.
26. Basch, H.; Mogi, K.; Musaev, D. G.; Morokuma, K. J Am Chem Soc 1999, 121, 7249.
27. Basch, H.; Musaev, D. G.; Morokuma, K. J Phys Chem B 2001, 105, 8452.
28. Torrent, M.; Mogi, K.; Basch, H.; Musaev, D. G.; Morokuma, K. J Phys Chem B 2001, 105, 8616.
29. Baik, M. H.; Gherman, B. F.; Friesner, R. A.; Lippard, S. J. J Am Chem Soc 2002, 124, 14608.
30. Guallar, V.; Gherman, B. F.; Miller, W. H.; Lippard, S. J.; Friesner, R. A. J Am Chem Soc 2002, 124, 3377.
31. Friesner, R. A.; Dunietz, B. D. Acc Chem Res 2001, 34, 351.
32. Torrent, M.; Musaev, D. G.; Morokuma, K.; Basch, H. J Phys Chem B 2001, 105, 4453.
33. Yoshizawa, K. J Organomet Chem 2001, 635, 100.
34. Yoshizawa, K.; Yamabe, T.; Hoffmann, R. New J Chem 1997, 21, 151.
35. Yoshizawa, K.; Ohta, T.; Yamabe, T.; Hoffmann, R. J Am Chem Soc 1997, 119, 12311.
36. Yoshizawa, K. J Biol Inorg Chem 1998, 3, 318.
37. Yoshizawa, K.; Shiota, Y.; Yamabe, T. Chem-Eur J 1997, 3, 1160.
38. Yoshizawa, K.; Shiota, Y.; Yamabe, T. J Am Chem Soc 1998, 120, 564.
39. Yoshizawa, K.; Shiota, Y.; Yamabe, T. Organometallics 1998, 17, 2825.
40. Yoshizawa, K. J Inorg Biochem 2000, 78, 23.
41. Yoshizawa, K.; Yokomichi, Y.; Shiota, Y.; Ohta, T.; Yamabe, T. Chem Lett 1997, 587.
42. Yoshizawa, K.; Hoffmann, R. Inorg Chem 1996, 35, 2409.
43. Siegbahn, P. E. M.; Blomberg, M. R. A. Chem Rev 2000, 100, 421.
44. Siegbahn, P. E. M. Chem Phys Lett 2002, 351, 311.
45. Siegbahn, P. E. M.; Crabtree, R. H.; Nordlund, P. J Biol Inorg Chem 1998, 3, 314.
46. Siegbahn, P. E. M. J Am Chem Soc 1998, 120, 8417.
47. Siegbahn, P. E. M.; Eriksson, L.; Himo, F.; Pavlov, M. J Phys Chem B 1998, 102, 10622.
48. Siegbahn, P. E. M. Inorg Chem 1999, 38, 2880.
49. Siegbahn, P. E. M.; Blomberg, M. R. A. Annu Rev Phys Chem 1999, 50, 221.
50. Siegbahn, P. E. M. J Biol Inorg Chem 2001, 6, 27.
51. Siegbahn, P. E. M.; Crabtree, R. H. J Am Chem Soc 1997, 119, 3103.
52. Gherman, B. F.; Dunietz, B. D.; Whittington, D. A.; Lippard, S. J.; Friesner, R. A. J Am Chem Soc 2001, 123, 3836.
53. Torrent, M.; Vreven, T.; Musaev, D. G.; Morokuma, K.; Farkas, O.; Schlegel, H. B. J Am Chem Soc 2002, 124, 192.
54. Maseras, F.; Morokuma, K. J Comput Chem 1995, 16, 1170.
55. Svensson, M.; Humbel, S.; Froese, R. D. J.; Matsubara, T.; Sieber, S.; Morokuma, K. J Phys Chem 1996, 100, 19357.
56. Dapprich, S.; Komaromi, I.; Byun, K. S.; Morokuma, K.; Frisch, M. J. J Mol Struct Theochem 1999, 461-462, 1.
57. Vreven, T.; Morokuma, K. J Comput Chem 2000, 16, 1419.
58. Whittington, D. A.; Lippard, S. J. J Am Chem Soc 2001, 123, 827 [1FYZ entry in protein database].
59. (a) Gaussian 01, Development Version (Revision B.01+),
60. (b) Gaussian 03, Revision B.04: Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Kiene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Mar tin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2001.
61. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M., Jr.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J Am Chem Soc 1995, 117, 5179.
62. Becke, A. D. Phys Rev A 1988, 38, 3098.
63. Becke, A. D. J Am Chem Soc 1993, 115, 1372.
64. Becke, A. D. J Chem Phys 1993, 98, 5648.
65. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys Rev B 1988, 37, 785.
66. Dunning, T. H., Jr.; Hay, P. J. In Modern Theoretical Chemistry; Schaefer, H. F. III, Ed.; Plenum: New York, 1976; p 1-28.
67. Hay, P. J.; Wadt, W. R. J Chem Phys 1985, 82, 299.