Quantum chemical calculation of type-1 cu reduction potential: Ligand interaction and solvation effect

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 113, Issue 46, 2009, Pages 12979-12987

  Si, Dejun ^a   Li, Hui ^a  

^a UNIVERSITY OF NEBRASKA LINCOLN   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTIVE SITE; EXPERIMENTAL VALUES; LIGAND INTERACTIONS; PLASTOCYANINS; POLARIZABLE CONTINUUM MODEL; QUANTUM CHEMICAL CALCULATIONS; REDUCTION POTENTIAL; SOLVATION EFFECT; WILD TYPES;

CONTINUUM MECHANICS; QUANTUM CHEMISTRY; SOLVATION;

LIGANDS;

AZURIN; COPPER; LIGAND; METALLOPROTEIN; PLASTOCYANIN; RUSTICYANIN; STELLACYANIN PROTEIN, PLANT; VEGETABLE PROTEIN;

ARTICLE; CHEMICAL MODEL; CHEMISTRY; COMPUTER SIMULATION; QUANTUM THEORY;

AZURIN; COMPUTER SIMULATION; COPPER; LIGANDS; METALLOPROTEINS; MODELS, CHEMICAL; PLANT PROTEINS; PLASTOCYANIN; QUANTUM THEORY;

EID: 70449589286     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp905825q     Document Type: Article

References (102)

1. Li, J.; Nelson, M. R.; Peng, C. Y.; Bashford, D.; Noodleman, L. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 6311.
2. Torres, R. A.; Lovell, T.; Noodleman, L.; Case, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1923.
3. Sigfridsson, E.; Olsson, M. H. M.; Ryde, U. Inorg. Chem. 2001, 40, 2509.
4. Sulpizi, M.; Raugei, S.; VandeVondele, J.; Carloni, P.; Sprik, M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 3969.
5. Bashford, D.; Karplus, M.; Canters, G. W. J. Mol. Biol. 1988, 203, 507.
6. Honig, B.; Nicholls, A. Science 1995, 268, 1144.
7. Han, W. G.; Lovell, T.; Liu, T. Q.; Noodleman, L. Inorg. Chem. 2003, 42, 2751.
8. Ullmann, G. M.; Noodleman, L.; Case, D. A. J. Biol. Inorg. Chem. 2002, 7, 632.
9. Mao, J. J.; Hauser, K.; Gunner, M. R. Biochemistry 2003, 42, 9829.
10. Warshel, A.; Papazyan, A.; Muegge, I. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 143.
11. Stephens, P. J.; Jollie, D. R.; Warshel, A. Chem. Rev. 1996, 96, 2491.
12. Libeu, C. A. P.; Kukimoto, M.; Nishiyama, M.; Horinouchi, S.; Adman, E. T. Biochemistry 1997, 36, 13160.
13. Ullmann, G. M.; Knapp, E. W. Eur. Biophys. J. Biophys. Lett. 1999, 28, 533.
14. Popovic, D. M.; Zaric, S. D.; Rabenstein, B.; Knapp, E. W. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6040.
15. Voigt, P.; Knapp, E. W. J. Biol. Chem. 2003, 278, 51993.
16. Ishikita, H.; Knapp, E. W. FEBS Lett. 2005, 579, 3190.
17. Botuyan, M. V.; ToyPalmer, A.; Chung, J.; Blake, R. C.; Beroza, P.; Case, D. A.; Dyson, H. J. J. Mol. Biol. 1996, 263, 752.
18. Schutz, C. N.; Warshel, A. Proteins: Struct., Funct., Genet 2001, 44, 400.
19. Olsson, M. H. M.; Ryde, U. J. Biol Inorg. Chem. 1999, 4, 654.
20. Olsson, M. H. M.; Hong, G. Y.; Warshel, A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 5025.
21. Li, H.; Webb, S. P.; Ivanic, J.; Jensen, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8010.
22. Datta, S. N.; Sudhamsu, J.; Pandey, A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 8007.
23. Sundararajan, M.; Hillier, I. H.; Burton, N. A. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 785.
24. Paraskevopoulos, K.; Sundararajan, M.; Surendran, R.; Hough, M. A.; Eady, R. R.; Hillier, I. H.; Hasnain, S. S. Dalton Trans. 2006, 3067.
25. Iozzi, M. F.; Cossi, M.; Improta, R.; Rega, N.; Barone, V. J. Chem. Phys. 2006, 124, 184-103.
26. Li, H.; Robertson, A. D.; Jensen, J. H. Proteins: Struct., Funct., Bioinform. 2004, 55, 689.
27. Tapia, O.; Johannin, G. J. Chem. Phys. 1981, 75, 3624.
28. Bonaccorsi, R.; Scrocco, E.; Tomasi, J. Int. J. Quantum Chem. 1986, 29, 717.
29. Bonaccorsi, R.; Hodoscek, M.; Tomasi, J. J. Mol. Struct: Theochem 1988, 164, 105.
30. Bonaccorsi, R.; Ojalvo, E.; Tomasi, J. Collect. Czech. Chem. Commun. 1988, 53, 2320.
31. Bonaccorsi, R.; Ojalvo, E.; Palla, P.; Tomasi, J. Chem. Phys. 1990, 143, 245.
32. Bonaccorsi, R.; Floris, F.; Palla, P.; Tomasi, J. Thermochim. Acta 1990, 162, 213.
33. Hoshi, H.; Sakurai, M.; Inoue, Y.; Chujo, R. J. Chem. Phys. 1987, 87, 1107.
34. Canees, E.; Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3032.
35. Mennucci, B.; Canees, E.; Tomasi, J. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 10506.
36. Jorgensen, S.; Ratner, M. A.; Mikkelsen, K. V. J. Chem. Phys. 2001, 115, 3792.
37. Jorgensen, S.; Ratner, M. A.; Mikkelsen, K. V. Chem. Phys. 2002, 278, 53.
38. Jorgensen, S.; Ratner, M. A.; Mikkelsen, K. V. J. Chem. Phys. 2002, 116, 10902.
39. Jorgensen, S.; Ratner, M. A.; Mikkelsen, K. V. J. Chem. Phys. 2001, 115, 8185.
40. Sloth, M.; Jorgensen, S.; Bilde, M.; Mikkelsen, K. V. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 8623.
41. Im, W.; Feig, M.; Brooks, C. L. Biophys. J. 2003, 85, 2900.
42. Tanizaki, S.; Feig, M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 548.
43. Tanizaki, S.; Feig, M. J. Chem. Phys. 2005, 122, 124-706.
44. Feig, M.; Brooks, C. L. Curr. Opin. Struct. Biol. 2004, 14, 217.
45. Moulinier, L.; Case, D. A.; Simonson, T. Acta Crystallogr., Sect D 2003, 59, 2094.
46. Si, D.; Li, H. J. Chem. Phys. 2009, 131, 044123.
47. Hertwig, R. H.; Koch, W. Chem. Phys. Lett 1997, 268, 345.
48. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098.
49. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
50. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. H.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S. J.; Windus, T. L.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347.
51. Gordon, M. S.; Schmidt, M. W. Advances in electronic structure theory: GAMESS a decade later. In Theory and applications of computational chemistry; Dykstra, C. E., Frenking, G., Kim, K. S., Scuseria, G. E., Eds.; Elsevier: Amsterdam, 2005.
52. Berman, H. M.; Westbrook, J.; Feng, Z.; Gilliland, G.; Bhat, T. N.; Weissig, H.; Shindyalov, I. N.; Bourne, P. E. Nucleic Acids Res. 2000, 28, 235.
53. Rodriguez, R.; Chinea, G.; Lopez, N.; Pons, T.; Vriend, G. Bioinformatics 1998, 14, 523.
54. Roothaan, C. C. J. Rev. Mod. Phys. 1951, 23, 69.
55. McWeeny, R.; Diercksen, G. J. Chem. Phys. 1968, 49, 4852.
56. Franci, M. M.; Pietro, W. J.; Hehre, W. J.; Binkley, J. S.; Gordon, M. S.; Defrees, D. J.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1982, 77, 3654.
57. Rassolov, V. A.; Pople, J. A.; Ratner, M. A.; Windus, T. L. J. Chem. Phys. 1998, 109, 1223.
58. Hart, P. J.; Nersissian, A. M.; Herrmann, R. G.; Nalbandyan, R. M.; Valentine, J. S.; Eisenberg, D. Protein Sci. 1996, 5, 2175.
59. Kohzuma, T.; Inoue, T.; Yoshizaki, F.; Sasakawa, Y.; Onodera, K.; Nagatomo, S.; Kitagawa, T.; Uzawa, S.; Isobe, Y.; Sugimura, Y.; Gotowda, M.; Kai, Y. J. Biol. Chem. 1999, 274, 11817.
60. Hall, J. F.; Kanbi, L. D.; Strange, R. W.; Hasnain, S. S. Biochemistry 1999, 38, 12675.
61. 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.
62. Kanbi, L. D.; Antonyuk, S.; Hough, M. A.; Hall, J. F.; Dodd, F. E.; Hasnain, S. S. J. Mol Biol. 2002, 320, 263.
63. Barone, V.; Cossi, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1995.
64. Li, H.; Jensen, J. H. J. Comput. Chem. 2004, 25, 1449.
65. Su, P.; Li, H. J. Chem. Phys. 2009, 130, 074109.
66. Rosen, D. Trans. Faraday Soc. 1963, 59, 2178.
67. Bone, S.; Pethig, R. J. Mol. Biol. 1982, 157, 571.
68. Bone, S.; Pethig, R. J. Mol. Biol. 1985, 187, 323.
69. King, G.; Lee, F. S.; Warshel, A. J. Chem. Phys. 1991, 95, 4366.
70. Antosiewicz, J.; McCammon, J. A.; Gilson, M. K. J. Mol. Biol. 1994, 238, 415.
71. Li, H.; Robertson, A. D.; Jensen, J. H. Proteins: Struct., Funct., Bioinform. 2005, 67, 704.
72. Jimenez, B.; Piccioli, M.; Moratal, J. M.; Donaire, A. Biochemistry 2003, 42, 10396.
73. Krishnan, R.; Binkley, J. S.; Seeger, R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1980, 72, 650.
74. Balabanov, N. B.; Peterson, K. A. J. Chem. Phys. 2005, 123, 064107.
75. Hulsker, R.; Mery, A.; Thomassen, E. A.; Ranieri, A.; Sola, M.; Verbeet, M. P.; Kohzuma, T.; Ubbink, M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4423.
76. Ryde, U.; Olsson, M. H. M.; Pierloot, K.; Roos, B. O. J. Mol. Biol. 1996, 261, 586.
77. Solomon, E. I.; Szilagyi, R. K.; George, S. D.; Basumallick, L. Chem. Rev. 2004, 104, 419.
78. Ando, K. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 3940.
79. Ghosh, S.; Xie, X. J.; Dey, A.; Sun, Y.; Scholes, C. P.; Solomon, E. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 4969.
80. Nersissian, A. M.; Immoos, C.; Hill, M. G.; Hart, P. J.; Williams, G.; Herrmann, R. G.; Valentine, J. S. Protein Sci. 1998, 7, 1915.
81. Giudici-Orticoni, M. T.; Guerlesquin, F.; Bruschi, M.; Nitschke, W. J. Biol. Chem. 1999, 274, 30365.
82. Hunt, A. H.; Toypalmer, A.; Assamunt, N.; Cavanagh, J.; Blake, R. C.; Dyson, H. J. J. Mol. Biol. 1994, 244, 370.
83. McGinnis, J.; Ingledew, W. J.; Sykes, A. G. Inorg. Chem. 1986, 25, 3730.
84. 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.
85. Su, P. F.; Li, H. J. Chem. Phys. 2009, 131, 014102.
86. Machczynski, M. C.; Gray, H. B.; Richards, J. H. J. Inorg. Biochem. 2002, 88, 375.
87. Jensen, J. H.; Li, H. Calculation of Reduction Potential and pRa. In Computational Inorganic and Bioinorganic Chemistry; Solomon, E. I., Scott, R. A., King, R. B., Eds.; John Wiley & Sons, Ltd.: Chichester, UR, 2009.
88. Malmstrom, B. G.; Leckner, J. Curr. Opin. Chem. Biol. 1998, 2, 286.
89. Randall, D. W.; Gamelin, D. R.; LaCroix, L. B.; Solomon, E. I. J. Biol. Inorg. Chem. 2000, 5, 16.
90. Gray, H. B.; Malmstrom, B. G.; Williams, R. J. P. J. Biol. Inorg. Chem. 2000, 5, 551.
91. Guss, J. M.; Harrowell, P. R.; Murata, M.; Norris, V. A.; Freeman, H. C. J. Mol. Biol. 1986, 192, 361.
92. Fields, B. A.; Bartsch, H. H.; Bartunik, H. D.; Cordes, F.; Guss, J. M.; Freeman, H. C. Acta Crystallogr., Sect. D 1994, 50, 709.
93. Milani, M.; Andolfi, L.; Cannistraro, S.; Verbeet, M. P.; Bolognesi, M. Acta Crystallogr., Sect D 2001, 57, 1735.
94. Fields, B. A.; Duff, A. P.; Govinderaju, K.; Lee, M. P.; W., J. H.; Church, W. B.; Guss, J. M.; Sykes, A. G.; Freeman, H. C. Unpublished results.
95. Armstrong, G. D.; Chapman, S. K.; Sisley, M. J.; Sykes, A. G.; Aitken, A.; Osheroff, N.; Margoliash, E. Biochemistry 1986, 25, 6947.
96. Inoue, T.; Sugawara, H.; Hamanaka, S.; Tsukui, H.; Suzuki, E.; Kohzuma, T.; Kai, Y. Biochemistry 1999, 38, 6063.
97. Romero, A.; De la Cerda, B.; Varela, P. F.; Navarro, J. A.; Hervas, M.; De la Rosa, M. A. J. Mol. Biol. 1998, 275, 327.
98. Collyer, C. A.; Guss, J. M.; Sugimura, Y.; Yoshizaki, F.; Freeman, H. C. J. Mol. Biol. 1990, 277, 617.
99. Redinbo, M. R.; Caseio, D.; Choukair, M. K.; Rice, D.; Merchant, S.; Yeates, T. O. Biochemistry 1993, 32, 10560.
100. Xue, Y. F.; Okvist, M.; Hansson, O.; Young, S. Protein Sci. 1998, 7, 2099.
101. Shibata, N.; Inoue, T.; Nagano, C.; Nishio, N.; Kohzuma, T.; Onodera, K.; Yoshizaki, F.; Sugimura, Y.; Kai, Y. J. Biol. Chem. 1999, 274, 4225.
102. Sato, K.; Kohzuma, T.; Dennison, C. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2101.