Proton environment of reduced Rieske iron-sulfur cluster probed by two-dimensional ESEEM spectroscopy

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 113, Issue 4, 2009, Pages 653-667

  Rolling, Derrick R J ^a,d   Samoilova, Rimma I ^b,c   Shubin, Alexander A ^a   Crofts, Antony R ^a,c   Dikanov, Sergei A ^a,d  

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

^b INSTITUTE OF CHEMICAL KINETICS AND COMBUSTION   (Russian Federation)

^c BORESKOV INSTITUTE OF CATALYSIS   (Russian Federation)

^d PRINCETON UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

2D SPECTRUM; CALCULATED VALUES; CRYSTALLOGRAPHIC STRUCTURES; DIPOLE MODELS; EPR SPECTRUM; EXCHANGEABLE PROTONS; HIGH-RESOLUTION STRUCTURES; HYDROGEN-BONDING INTERACTIONS; HYPERFINE; IRON-SULFUR CLUSTERS; IRON-SULFUR PROTEINS; METALLIC CENTERS; POINT-DIPOLE APPROXIMATIONS; PROTON SIGNALS; RHODOBACTER SPHAEROIDES; SPHAEROIDES; SPIN DENSITIES; SULFUR ATOMS; TWO-DIMENSIONAL;

ATOMS; ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY; HYDROGEN; HYDROGEN BONDS; IRON COMPOUNDS; SULFUR;

PROTONS;

BACTERIAL PROTEIN; CYSTEINE; HISTIDINE; IRON SULFUR PROTEIN; ISOTOPE; LIGAND; PROTON; RIESKE IRON-SULFUR PROTEIN; UBIQUINOL CYTOCHROME C REDUCTASE; WATER;

ARTICLE; CHEMISTRY; ELECTRON SPIN RESONANCE; HYDROGEN BOND; MAGNETISM; RHODOBACTER SPHAEROIDES;

BACTERIAL PROTEINS; CYSTEINE; ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY; ELECTRON TRANSPORT COMPLEX III; HISTIDINE; HYDROGEN BONDING; ISOTOPES; LIGANDS; MAGNETICS; PROTONS; RHODOBACTER SPHAEROIDES; WATER;

EID: 60549088367     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp806789x     Document Type: Article

References (81)

1. Crofts, A. R.; Meinhardt, S. W.; Jones, A. K.; Snozzi, M. Biochem. Biophys. Acta 1983, 723, 202.
2. Crofts, A. R.; Shinkarev, V. P.; Rolling, D. R.; Hong, S. J. Biol. Chem. 2003, 278, 36191.
3. Crofts, A. R.; Guergova-Kuras, M.; Kuras, R.; Ugulava, N.; Li, J.; Hong, S. Biochem. Biophys. Acta 2000, 1459, 456.
4. Hong, S.; Ugulava, N.; Guergova-Kuras, M.; Crofts, A. R. J. Biol. Chem. 1999, 274, 33931.
5. Crofts, A. R.; Barquera, B.; Gennis, R. B.; Kuras, R.; Guergova-Kuras, M.; Berry, E. A. Biochemistry 1999, 38, 15807.
6. Crofts, A. R.; Guergova-Kuras, M.; Huang, L.; Kuras, R.; Zhang, Z.; Berry, E. A. Biochemistry 1999, 38, 15791.
7. Crofts, A. R.; Hong, S.; Ugulava, N.; Barquera, B.; Gennis, R.; Guergova-Kuras, M; Berry, E. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 10021.
8. Dikanov, S. A.; Samoilova, R. I.; Rolling, D. R.; Holland, J. T.; Crofts, A. R. J. Biol. Chem. 2004, 279, 15814.
9. Rolling, D. R.; Samoilova, R. I.; Holland, J. T.; Berry, E. A.; Dikanov, S. A.; Crofts, A. R. J. Biol. Chem. 2003, 278, 39747.
10. Zhang, Z.; Huang, L.; Shulmeister, V. M.; Chi, Y. I.; Kim, K. K.; Hung, L. W.; Crofts, A. R.; Berry, E. A.; Kim, S. H. Nature 1998, 392, 677.
11. Crofts, A. R.; Berry, E. A. Curr. Opin. Struct. Biol. 1998, 8, 501.
12. Izrailev, S.; Crofts, A. R.; Berry, E. A.; Schulten, K. Biophys. J. 1999, 77, 1753.
13. Hunte, C; Koepke, J.; Lange, C; Rossmanith, T.; Michel, H. Struct. Fold Des. 2000, 8, 669.
14. Crofts, A.; Guergova-Kuras, M.; Ugulava, N.; Kuras R. Hong, S. In Proceedings of the XIIth Congress of Photosynthesis Research, Brisbane, Australia, 2002, p 6.
15. Crofts, A. R.; Barquera, B.; Gennis, R. B.; Kuras, R.; Guergova-Kuras, M.; Berry, E. A. In The Phototrophic Prokaryotes; Peschek, G. A., Loeffelhardt, W., Schmetterer, G., Eds.; Plenum Publishing Corporation: New York, 1999; pp 229-239.
16. Crofts, A. R. Annu. Rev. Physiol. 2004, 66, 689.
17. Crofts, A. R. Biochim. Biophys. Acta 2004, 1655, 77.
18. Osyczka, A.; Moser, C. C; Daldal, F.; Dutton, P. L. Nature 2004, 427, 607.
19. Crofts, A. R.; Hong, S.; Zhang, Z.; Berry, E. A. Biochemistry 1999, 38, 15827.
20. Liebl, U.; Penzennec, S.; Riedel, A.; Kellner, E.; Nitschke, W. J. Biol. Chem. 1992, 267, 14068.
21. Rich, P. R. Biochim. Biophys. Acta 1984, 768, 53.
22. Link, T. A. Adv. Inorg. Chem. 1999, 47, 83.
23. Zu, Y.; Couture, M. M.; Rolling, D. R.; Crofts, A. R.; Eltis, L. D.; Fee, J. A.; Hirst, J. Biochemistry 2003, 42, 12400.
24. Hunsicker-Wang, L. M.; Heine, A.; Chen, Y.; Luna, E. P.; Todaro, T.; Zhang, Y. M.; Williams, P. A.; McRee, D. E.; Hirst, J.; Stout, C. D.; Fee, J. A. Biochemistry 2003, 42, 7303.
25. Colbert, C. L.; Couture, M. M; Eltis, L. D.; Bolin, J. T. Structure 2000, 8, 1267.
26. Shinkarev, V. P.; Rolling, D. R.; Miller, T. J.; Crofts, A. R. Biochemistry 2002, 41, 14372.
27. Cooley, J. W.; Roberts, A. G.; Bowman, M. R.; Kramer, D. M; Daldal, R Biochemistry 2004, 43, 2217.
28. Darrouzet, E.; Valkova-Valchanova, M; Daldal, F. J. Biol. Chem. 2002, 277, 3464.
29. Iwata, S.; Lee, J. W.; Okada, K.; Lee, J. R.; Iwata, M.; Rasmussen, B.; Link, T. A.; Ramaswamy, S.; Jap, B. R. Science 1998, 281, 64.
30. Berry, E. A.; Huang, L.-S.; Saechao, L. K.; Pon, N. G.; Valkova-Valchanova, M.; Daldal, F. Photosynth. Res. 2004, 81, 251.
31. Ding, H.; Moser, C. C.; Robertson, D. E.; Tokito, M. R.; Daldal, F.; Dutton, P. L. Biochemistry 1995, 34, 15979.
32. Ding, H.; Robertson, D. E.; Daldal, F.; Dutton, P. L. Biochemistry 1992, 31, 3144.
33. Sharp, R.; Palmitessa, A.; Gibney, B.; White, J.; Moser, C.; Daldal, F.; Dutton, P. Biochemistry 1998, 38, 3440.
34. Sharp, R. E.; Gibney, B. R.; Palmitessa, A.; White, J. L.; Dixon, J. A.; Moser, C. C.; Daldal, R; Dutton, P. L. Biochemistry 1999, 38, 14973.
35. Sharp, R. E.; Moser, C. C.; Gibney, B. R.; Dutton, P. L. J. Bioenerg. Biomembr. 1999, 31, 225.
36. Sharp, R. E.; Palmitessa, A.; Gibney, B. R.; Moser, C. C.; Daldal, R; Dutton, P. L. FEBS Lett. 1998, 431, 423.
37. Sharp, R. E.; Palmitessa, A.; Gibney, B. R.; Daldal, R; Moser, C. C; Dutton, P. L. In The Phototrophic Prokaryotes; Rluwer Academic/Plenum Publishers: New York, 1999..
38. Samoilova, R. I.; Rolling, D.; Uzawa, T.; Iwasaki, T.; Crofts, A. R.; Dikanov, S. A. J. Biol. Chem. 2002, 277, 4605.
39. Shubin, A. A.; Dikanov, S. A. Appl. Magn. Reson. 2006, 30, 399.
40. Bowman, M. K.; Berry, E. A.; Roberts, A. G.; Kramer, D. M. Biochemistry 2004, 43, 430.
41. Iwasaki, T.; Kounosu, A.; Uzawa. T.; Samoilova, R. I.; Dikanov, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13902.
42. Dikanov, S. A.; Shubin, A. A.; Rounosu, A.; Iwasaki, T.; Samoilova, R. I. J. Biol. Inorg. Chem. 2004, 9, 753.
43. Dikanov, S. A.; Rolling, D. R. J.; Endeward, B.; Samoilova, R. I.; Prisner, Th. F.; Nair, S. R.; Crofts, A. R. J. Biol. Chem. 2006, 281, 27416.
44. Iwasaki, T.; Rounosu, A.; Samoilova, R. I.; Dikanov, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2170.
45. Iwasaki, T.; Kounosu, A.; Rolling, D. R. J.; Lhee, S.; Crofts, A. R.; Dikanov, S. A.; Uchiyama, T.; Kumasaka, T.; Ichikawa, H.; Rono, M.; Imai, T.; Urushiyama, A. Protein Sci. 2006, 15, 2019.
46. Höfer, P.; Grupp, A.; Nebenfür, H.; Mehring, M. Chem. Phys. Lett. 1986, 132, 279.
47. Dikanov, S. A.; Tyryshkin, A. M.; Bowman, M. K. J. Magn. Reson. 2000, 144, 228.
48. Britt, R. D.; Sauer, K.; Rlein, M. P.; Rnaff, D. B.; Kriauciunas, A.; Yu, C. A.; Yu, L.; Malkin, R. Biochemistry 1991, 30, 1892.
49. Shergill, J. R.; Cammack, R. Biochim. Biophys. Acta 1994, 1185, 35.
50. Shergill, J. K.; Joannou, C. L.; Mason, J. R.; Cammack, R. Biochemistry 1995, 34, 16533.
51. Dikanov, S. A.; Xun, L.; Karpiel, A. B.; Tyryshkin, A. M.; Bowman, M. K. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8408.
52. Stoll, S.; Calle, C.; Mitrikas, G.; Schweiger, A. J. Magn. Reson. 2005, 177, 93-101.
53. Dikanov, S. A.; Bowman, M. R. J. Biol. Inorg. Chem. 1998, 3, 18.
54. Dikanov, S. A.; Bowman, M. K. J. Magn. Reson. Ser. A 1995, 116, 125.
55. Rowan, L. G.; Hahn, E. L.; Mims, W. B. Phys. Rev. A 1965, 137, 61.
56. Yap, L.-L.; Samoilova, R. I.; Gennis, R. B.; Dikanov, S. A. J. Biol. Chem. 2006, 281, 16879.
57. Rolling, D. J.; Brunzelle, J. S.; Lhee, S.; Crofts, A. R.; Nair, S. K. Structure 2007, 15, 29.
58. Rhangulov, S.; Sivaraja, M.; Barynin, V. V.; Dismukes, G. C. Biochemistry 1993, 32, 4912.
59. Fiege, R.; Zweygart, W.; Bittl, R.; Adir, N.; Renger, G.; Lubitz, W. Photosyn. Res. 1996, 48, 227.
60. Randall, D. W.; Gelasco, A.; Caudle, M. T.; Pecoraro, V. L.; Britt, R. D. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 4481.
61. DeRose, V. J.; Liu, R. E.; Lippard, S. J.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 121.
62. Willems, J.-P.; Lee, H.-L.; Burdi, D.; Doan, P. E.; Stubbe, J.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9816.
63. Mouesca, J.-M.; Noodleman, L.; Case, D. A.; Lamotte, B. Inorg. Chem. 1995, 34, 4347.
64. Canne, C; Ebelshäuser, M.; Gay, E.; Shergill, J. K.; Cammack, R.; Kappl, R.; Hüttermann, J. J. Biol. Inorg. Chem. 2000, 5, 514.
65. Kappl, R.; Ebelshauser, M.; Hannemann, F.; Bernhardt, R.; Hüttermann, J. Appl. Magn. Reson. 2006, 30, 427.
66. Gurbiel, R. J.; Doan, P. E.; Gassner, G. T.; Macke, T. J.; Case, D. A.; Ohnishi, T.; Fee, J. A.; Ballow, D. P.; Hoffman, B. M. Biochemistry 1996, 35, 7834.
67. Holz, R. C.; Small, F. J.; Ensign, S. A. Biochemistry 1997, 36, 14690.
68. Xia, B.; Pikus, J. D.; Xia, W.; McClay, K.; Steffan, R. J.; Chae, Y. K.; Westler, W. M.; Markley, J. L.; Fox, B. G. Biochemistry 1999, 38, 727-739.
69. Dugad, L. B.; La Mar, G. N.; Banci, L.; Bertini, I. Biochemistry 1990, 29, 2263.
70. Chae, Y. K.; Xia, B.; Cheng, H.; Oh, B.-H.; Skjeldal, L.; Westler, W. M.; Markley, J. L. In Nuclear magnetic resonance of paramagnetic macromolecules; Kluwer: Dordrecht, The Netherlands, 1995; pp 297-317.
71. Fukuyama, K.; Ueki, N.; Nakamura, M.; Tsukihara, T.; Matsubara, H. J. Biochem. (Tokyo) 1995, 117, 1017.
72. Müller, A.; Müller, J. J.; Muller, Y. A.; Uhlmann, H.; Bernhardt, R.; Heinemann, U. Structure 1998, 6, 269-280.
73. Iwata, S.; Saynovits, M.; Link, T. A.; Michel, H. Structure 1996, 4, 567.
74. Mouesca, J.-M.; Rills, G.; Lamotte, B. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 4714.
75. Noodleman, L.; Chen, J.-L.; Case, D. A.; Giori, C.; Rius, G.; Mouesca, J.-M.; Lamotte, B. In Nuclear Magnetic Resonance of Paramagnetic Macromolecules; La Mar, G. N., Ed.; Kluwer: Dordrecht, The Netherlands, pp. 339-367, 1995.
76. Moriaud, F.; Gambarelli, S.; Lamotte, B.; Mouesca, J.-M. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 9631.
77. Kappl, R.; Ciurli, S.; Luchinat, C.; Hüttermann., J. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1925.
78. Ugulava, N. B.; Crofts, A. R. FEBS Lett. 1998, 440, 409.
79. Cammack, R.; Gay, E.; Shergill, J. K. Coord. Chem. Rev. 1999, 190-192, 1003.
80. Noodleman, L.; Peng, C. Y.; Case, D. A.; Mouesca, J.-M. Coord. Chem. Rev. 1995, 144, 199.
81. Astashkin, A. V.; Raitsimring, A. M.; Walker, F. A. Chem. Phys. Lett. 1999, 306, 9.