Theoretical study of the RNA hydrolysis mechanism of the dinuclear zinc enzyme RNase Z

European Journal of Inorganic Chemistry

Volumn , Issue 20, 2009, Pages 2967-2972

  Liao, Rong Zhen ^a,b   Himo, Fahmi ^b   Yu, Jian Guo ^a   Liu, Ruo Zhuang ^a  

^a BEIJING NORMAL UNIVERSITY   (China)

^b STOCKHOLM UNIVERSITY   (Sweden)

Author keywords

Density functional calculations; Dinuclear zinc enzymes; Enzyme catalysis; Hydrolysis; Metalloenzymes; Reaction mechanisms; Zinc

Indexed keywords

CATALYSIS; CRYSTAL STRUCTURE; ENZYMES; HYDROLYSIS; MOLECULES; ZINC;

DENSITY-FUNCTIONAL CALCULATIONS; DINUCLEAR; DINUCLEAR ZINC ENZYME; ENZYME CATALYSIS; METALLOENZYMES; NUCLEOPHILIC ATTACK; REACTION MECHANISM; RNASE Z; THEORETICAL STUDY; ZINC;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 67650451332     PISSN: 14341948     EISSN: 10990682     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/ejic.200900202     Document Type: Article

References (45)

1. a) H. Takaku, A. Minagawa, M. Takagi, M. Nashimoto, Nucleic Acids Res. 2004, 32, 4429-4438;
2. b) A. Vogel, O. Schilling, B. Späth, A. Marchfelder, Biol. Chem. 2005, 386, 1253-1264;
3. c) Y. Redko, I. Li de la Sierra-Gallay, C. Condon, Nat. Rev. Microbiol. 2007, 10, 271-278;
4. d) B. Späth, G. Canino, A. Marchfelder, Cell. Mol. Life Sci. 2007, 64, 2404-2412.
5. a) M. P. Deutscher, Enzymes 1982, 15, 183-215;
6. b) M. Ibba, D. SOU, Annu. Rev. Biochem. 2000, 69, 617-650.
7. S. V. Tavtigian, J. Simard, D. H. F. Teng, V. Abtin, M. Baumgard, A. Beck, N. J. Camp, A. R. Carillo, Y. Chen, P. Dayananth, M. Desrochers, M. Dumont, J. M. Farnham, D. Frank, C. Frye, S. Ghaffari, J. S. Gupte, R. Hu, D. Iliev, T. Janecki, E. N. Kort, K. E. Laity, A. Leavitt, G. Leblanc, J. McArthur-Morrison, A. Pederson, B. Penn, K. T. Peterson, J. E. Reid, S. Richards, M. Schroeder, R. Smith, S. C. Snyder, B. Swedlund, J. Swensen, A. Thomas, M. Tranchant, A.-M. Woodland, F. Labrie, M. H. Skolnick, S. Neuhausen, J. Rommens, L. A. Cannon-Albright, Nat. Genet. 2001, 27, 172-180.
8. L. Aravind, In Silico Biol. 1999, 1, 69-91.
9. a) B. Späth, S. Kirchner, A. Vogel, S. Schubert, P. Meinlschmidt, S. Aymanns, J. Nezzar, A. Marchfelder, J. Biol, Chem. 2005, 280, 35440-35447;
10. b) O. Schilling, A. Vogel, B. Kostelecky, H. Natal da Luz, D. Spemann, B. Späth, A. Marchfelder, W. Tröger, W. Meyer-Klaucke, Biochem. J. 2005, 385, 145-153;
11. c) I. Li de la Sierra-Gallay, N. Mathy, O. Pellegrini, C. Condon, Nat. Struct. Mol. Biol. 2006, 13, 376-377;
12. d) A. Minagawa, R. Ishii, H. Takaku, S. Yokoyama, M. Nashimoto, J. MoI. Biol. 2008, 381, 289-299.
13. a) I. Li de la Sierra-Gallay, O. Pellegrini, C. Condon, Nature 2005, 433, 657-661;
14. b) R. Ishii, A. Minagawa, H. Takaku, M. Takagi, M. Nashimoto, S. Yokoyama, J. Biol. Chem. 2005, 280, 14138-14144;
15. c) B. Kostelecky, E. Pohl, A. Vogel, O. Schilling, W. Meyer-Klaucke, J. Bacteriol. 2006, 188, 1607-1614;
16. d) R. Ishii, A. Minagawa, H. Takaku, M. Takagi, M. Nashimoto, S. Yokoyama, Acta Crystallogr., Sect. F 2001, 63, 637-641.
17. a) N. Zareen, H. Yan, A. Hopkinson, L. Levinger, J. Mol. Biol. 2005, 350, 189-199;
18. b) A. Minagawa, H. Takaku, R. Ishii, M. Takagi, S. Yokoyama, M. Nashimoto, Nucleic Acids Res. 2006, 34, 3811-3818;
19. c) S. Karkashon, A. Hopkinson, L. Levinger, Biochemistry 2007, 46, 9380-9387;
20. d) R. A. Elbarbary, H. Takaku, M. Nashimoto, Biochim. Biophys. Acta 2008, 1784, 2079-2085.
21. C. R. Mandel, S. Kaneko, H. Zhang, D. Gebauer, V. Vethantham, J. L. Manley, L. Tong, Nature 2006, 444, 953-956.
22. a) A. D. Becke, J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652;
23. b) C. Lee, W Yang, R. G. Parr, Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789.
24. Reviews a) F. Himo, P. E. M. Siegbahn, Chem. Rev. 2003, 103, 2421-2456;
25. b) L. Noodleman, T. Lovell, W.-G. Han, J. Li, F. Himo, Chem. Rev. 2004, 104, 459-508;
26. c) P. E. M. Siegbahn, T. Borowski, Acc. Chem. Res. 2006, 39, 729-738;
27. d) F. Himo, Theor. Chem. Acc. 2006, 116, 232-240;
28. e) M. J. Ramos, P. A. Fernandes, Acc. Chem. Res. 2008, 41, 689-698.
29. a) S.-L. Chen, W-H. Fang, F. Himo, J. Phys. Chem. B 2007, 111, 1253-1255;
30. b) S.-L. Chen, T. Marino, W.-H. Fang, N. Russo, F. Himo, J. Phys. Chem. B 2008, 112, 2494-2500;
31. c) R.- Z. Liao, J.-G. Yu, F. M. Raushel, F. Himo, Chem. Eur. J. 2008, 14, 4287-4292;
32. d) R.-Z. Liao, J.-G. Yu, F. Himo, Inorg. Chem., 2009, 48, 1442-1448;
33. e) S.-L. Chen, W.-H. Fang, F. Himo, J. Inorg. Biochem. 2009, 103, 274-281.
34. I. Li de la Sierra-Gallay, L. Zig, A. Jamalli, H. Putzer, Nat. Struct. Mol. Biol. 2008, 15, 206-212.
35. Gaussian 03 (revision D.01), M. J. Frisch, G. W Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Parkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, J. A. Pople, Gaussian, Inc., Pittsburgh, PA, 2004.
36. P. J. Hay, W. R. Wadt, J. Chem. Phys. 1985, 82, 270-283.
37. a) Y. Zhao, D. G. Truhlar, J. Phys. Chem. A 2004, 108, 69086918;
38. b) Y. Zhao, D. G. Truhlar, Acc. Chem. Res. 2008, 41, 157-167.
39. a) A. Klamt, G. Schüürmann, J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 1993, 799-805;
40. b) V. Barone, M. Cossi, J. Phvs. Chem. A 1998, 102, 1995-2001;
41. c) R. Cammi, B. Mennucci, J. Tomasi, J. Phys. Chem. A 1999, 103, 9100-9108;
42. d) J. Tomasi, B. Mennucci, R. Cammi, Chem. Rev. 2005, 105, 2999-3094.
43. S.-L. Chen, W.-H. Fang, F. Himo, Theor. Chem. Acc. 2008, 120, 515-522.
44. a) H. S. Shibata, A. Minagawa, H. Takaku, M. Takagi, M. Nashimoto, Biochemistry 2006, 45, 5486-5492;
45. b) B. Späth, F. Settele, O. Schilling, I. D'Angelo, A. Vogel, I. Feldmann, W Meyer-Klaucke, A. Marchfelder, Biochemistry 2007, 46, 1474214750.