DFT study on the mechanism of Escherichia coli inorganic pyrophosphatase

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 113, Issue 18, 2009, Pages 6505-6510

  Yang, Ling ^a   Liao, Rong Zhen ^a   Yu, Jian Guo ^a   Liu, Ruo Zhuang ^a  

^a BEIJING NORMAL UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ESCHERICHIA COLI; MAGNESIUM; METAL IONS; PROBABILITY DENSITY FUNCTION;

ACTIVE SITE; DFT STUDY; DIVALENT METALS; FORWARD REACTIONS; HYBRID DENSITY FUNCTIONAL THEORY; IN-LINE; INORGANIC PYROPHOSPHATASE; MAGNESIUM IONS; NUCLEOPHILIC ATTACK; PROTONATED; REACTION MECHANISM; REVERSE REACTIONS; REVERSIBLE INTERCONVERSION; SUBSTRATE ORIENTATION; TRANSITION STATE;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 66349099337     PISSN: 15206106     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp810003w     Document Type: Article

References (67)

1. Baykov, A. A.; Shestakov, A. S.; Kasho, V. N.; Vener, A. V.; Ivanov, A. H. Eur. J. Biochem. 1990, 194, 879-887.
2. Cooperman, B. S. Methods Enzymol. 1982, 87, 526-548.
3. Cooperman, B. S.; Baykov, A. A.; Lahti, R. Trends Biochem. Sci. 1992, 17, 262-266.
4. Baykov, A. A.; Hyytia, T.; S.; Volk, E.; Kasho, V. N.; Vener, A. V.; Goldman, A.; Lahti, R.; Cooperman, B. S. Biochemistry 1996, 35, 4655-4661.
5. Chen, J.; Brevet, A.; Fromant, M.; Leveque, F.; Schmitter, J.-M.; Blanquet, S.; Plateau, P. J. Bacterial. 1990, 172, 5686-5689.
6. Lundin, M.; Baltscheffsky, H.; Ronne, H. J. Biol. Chem. 1991, 266, 12168-12172.
7. Knowles, J. R. Annu. Rev. Biochem. 1980, 49, 877-919.
8. Kapyla, J.; Hyytia, T.; Lahti, R.; Goldman, A.; Baykov, A. A.; Cooperman, B. S. Biochemistry 1995, 34, 792-800.
9. Kornberg, A. In Horizons in Biochemistry; Kasha, H., Pullman, B., Eds.; Academic Press: New York, 1962; pp 251-264.
10. Peller, L. Biochemistry 1976, 75, 141-146.
11. Shintani, T.; Uchiumi, T.; Yonezawa, T.; Salminen, A.; Baykov, A. A.; Lahti, R.; Hachimori, A. FEBS Lett. 1998, 439, 263-266.
12. Young, T. W.; Kuhn, N. J.; Wadeson, A.; Ward, S.; Burges, D.; Cooke, G. D. Microbiology 1998, 144, 2563-2571.
13. Merckel, M. C.; Fabrichniy, I. P.; Salminen, A.; Kalkkinen, N.; Baykov, A. A.; Lahti, R.; Goldman, A. Structure 2001, 9, 289-297.
14. Ahn, S.; Milner, A. J.; Futterer, K.; Konopka, M.; Ilias, M.; Young, T. W.; White, S. A. J. Mot Biol 2001, 313, 797-811.
15. Fabrichniy, I. P.; Lehtio, L.; Tammenkoski, M.; Zyryanov, A. B.; Oksanen, E.; Baykov, A. A.; Lahti, R.; Goldman, A. J. Biol. Chem. 2007, 282, 1422-1431.
16. (a) Kunitz, M. J. Gen. Physiol. 1952, 35, 423-450.
17. (b) Baykov, A. A.; Avaeva, S. M. Eur. J. Biochem. 1973, 32, 136-142.
18. (c) Welsh, K. M.; Jacobyansky, A.; Springs, B.; Cooperman, B. S. Biochemistry 1983, 22, 2243-2248.
19. (d) Baykov, A. A.; Shestakov, A. S. Eur. J. Biochem. 1992, 206, 463-470.
20. (e) Belogurov, G. A.; Fabrichniy, I. P.; Pohjanjoki, P.; Kasho, V. N.; Lehtihuhta, E.; Turkina, M. V.; Cooperman, B. S.; Goldman, A.; Baykov, A. A.; Lahti, R. Biochemistry 2000, 39, 13931-13938.
21. Samygina, V. R.; Moiseev, V. M.; Rodina, E. V.; Vorobyeva, N. N.; Popov, A. N.; Kurilova, S. A.; Nazarova, T. I.; Avaeva, S. M.; Bartunik, H. D. J. Mol. Biol. 2007, 366, 1305-1317.
22. Pohjanjoki, P.; Fabrichniy, I. P.; Kasho, V. N.; Cooperman, B. S.; Goldman, A.; Baykov, A. A.; Lahti, R. J. Biol. Chem. 2001, 276, 434-441.
23. Heikinheimo, P.; Tuominen, V.; Ahonen, A.-K.; Teplyakov, A.; Cooperman, B. S.; Baykov, A. A.; Lahti, R.; Goldman, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 3121-3126.
24. Salminen, T.; Kapyla, J.; Heikinheimo, P.; Kankare, J.; Goldman, A.; Heinonen, J.; Baykov, A. A.; Cooperman, B. S.; Lahti, R. Biochemistry 1995, 34, 782-791.
25. Heikinheimo, P.; Lehtonen, J.; Baykov, A.; Lahti, R.; Cooperman, B. S.; Goldman, A. Structure 1996, 4, 1491-1508.
26. Samygina, V. R.; Popov, A. N.; Rodina, E. V.; Vorobyeva, N. N.; Lamzin, V. S.; Polyakov, K. M.; Kurilova, S. A.; Nazarova, T. I.; Avaeva, S. M. J. Mol. Biol. 2001, 314, 633-645.
27. Kankare, J.; Salminen, T.; Lahti, R.; Cooperman, B. S.; Baykov, A. A.; Goldman, A. Biochemistry 1996, 35, 4670-4677.
28. Pohjanjoki, P.; Lahti, R.; Goldman, A.; Cooperman, B. S. Biochemistry 1998, 37, 1754-1761.
29. (a) Leopoldini, M.; Russo, N.; Toscano, M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7776-7784.
30. (b) Abashkin, Y. G.; Burt, S. K.; Collins, J. R.; Cachau, R. E.; Russo, N.; Erickson, J. W. In Metal-Ligand Interactions: Structure and Reactivity; Russo, N., Salahub, D. R., Eds.; Nato Science Series; Kluwer: Dordrecht, 1996, Vol. 474; pp 1-22.
31. (c) Olsen, L.; Anthony, J.; Ryde, U.; Adolph, H.-W.; Hemmingsen, L. J. Phys. Chem. B 2003, 707, 2366-2375.
32. (d) Marino, T.; Russo, N.; Toscano, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 727, 4242-4253.
33. (e) Leopoldini, M.; Russo, N.; Toscano, M. J. Phys. Chem. B 2006, 770, 1063-1072.
34. Lahti, R.; Pohjanoksa, K.; Pitkaranta, T.; Heikinheimo, P.; Salminen, T.; Meyer, P.; Heinonen, J. Biochemistry 1990, 29, 5761-5766.
35. Avaeva, S.; Ignatov, P.; Kurilova, S.; Nazarova, T.; Rodina, E.; Vorobyeva, N.; Oganessyan, V.; Harutyunyan, E. FEBS Lett. 1996, 399, 99-102.
36. Tuominen, V.; Heikinheimo, P.; Kajander, T.; Torkkel, T.; Hyytia, T.; Kapyla, J.; Lahti, R.; Cooperman, B. S.; Goldman, A. J. Mol. Biol. 1998, 284, 1565-1580.
37. Hyytia, T.; Halonen, P.; Salminen, A.; Goldman, A.; Lahti, R.; Cooperman, B. S. Biochemistry 2001, 40, 4645-4653.
38. Kankare, J.; Neal, G. S.; Salminen, T.; Glumhoff, T.; Cooperman, B. S.; Lahti, R.; Goldman, A. Protein Eng. 1994, 7, 823-830.
39. Gonzalez, M. A.; Webb, M. R.; Welsh, K. M.; Cooperman, B. S. Biochemistry 1984, 23, 797-801.
40. Harutyunyan, E. H.; Kuranova, I. P.; Vainshtein, B. K.; HShne, W. E.; Lamzin, V. S.; Dauter, Z.; Teplyakov, A. V.; Wilson, K. S. Eur. J. Biochem. 1996, 239, 220-228.
41. (a) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1372-1377.
42. (b) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652.
43. (c) Lee, C.; Yang, W.; Pair, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
44. (a) Himo, F.; Siegbahn, P. E. M. Chem. Rev. 2003, 103, 2421-2456.
45. (b) Noodleman, L.; Lovell, T.; Han, W.-G.; Li, J.; Himo, F. Chem. Rev. 2004, 704, 459-508.
46. (c) Siegbahn, P. E. M.; Borowski, T. Ace. Chem. Res. 2006, 39, 729-738.
47. (d) Himo, F. Theo. Chem. Ace. 2006, 776, 232-240.
48. (e) Ramos, M. J.; Fernandes, P. A. Ace. Chem. Res. 2008, 41, 689-698.
49. (f) Chen, S.-L.; Fang, W.-H.; Himo, F. J. Phys. Chem. B 2007, 777, 1253-1255.
50. (g) Chen, S.-L.; Marino, T.; Fang, W.-H.; Russo, N.; Himo, F. J. Phys. Chem. B 2008, 772, 2495-2500.
51. (h) Liao, R.-Z.; Yu, J.-G.; Raushel, F. M.; Himo, F. Chem.-Eur. J. 2008, 14, 4278-4292.
52. (i) Liao, R.-Z.; Yu, J.-G.; Himo, F. Inorg. Chem. 2009, 48, 1442-1448.
53. (j) Chen, S.-L.; Fang, W.-H.; Himo, F. J. Inorg. Biochem. 2009, 103, 274-281.
54. (a) Barone, V.; Cossi, M. J. Phys. Chem. A 1998, 702, 1995-2001.
55. (b) Cammi, R.; Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Phys. Chem. A 1999,103, 9100-9108.
56. (c) Klamt, A.; Schuurmann, G. J. Chem. Soc, Perkin. Trans. 2 1993, 799-805.
57. (d) Tomasi, J.; Mennucci, B.; Cammi, R. Chem. Rev. 2005, 705, 2999-3094.
58. (a) de Meis, L. J. Biol. Chem. 1984, 259, 6090-6097.
59. (b) de Meis, L.; Behrens, M. I.; Petretski, J. H. Biochemistry 1985, 24, 7783-7789.
60. (c) Colvin, M. E.; Evleth, E.; Akacem, Y. J. Am. Chem. Soc. 1995, 777, 4357-4362.
61. 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.; Klene, 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.; Martin, 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 03, revision B.04; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 2003.
62. Zheng, F.; Zhan, C.-G.; Omstein, R. L. J. Chem. Soc, Perkin Trans. 2001, 2, 2355-2363.
63. (a) Zhan, C.-G.; Norberto de Souza, O.; Rittenhouse, R.; Omstein, R. L. J. Am. Chem. Soc. 1999, 727, 7279-7282.
64. (b) Koca, J.; Zhan, C.-G.; Rittenhouse, R. C.; Omstein, R. L. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 817-826.
65. Zheng, F.; Zhan, C.-G.; Omstein, R. L. J. Phys. Chem. B 2002, 706, 717-722.
66. (d) Koca, J.; Zhan, C.-G.; Rittenhouse, R. C.; Omstein, R. L. J. Comput. Chem. 2003, 24, 368-378.
67. Romero, P. J.; de Meis, L. J. Biol. Chem. 1989, 264, 7869-7873.