Role of copper ion in regulating ligand binding in a myoglobin-based cytochrome c oxidase model

Journal of the American Chemical Society

Volumn 132, Issue 5, 2010, Pages 1598-1605

  Lu, Changyuan ^a   Zhao, Xuan ^b,c   Lu, Yi ^b   Rousseau, Denis L ^a   Yeh, Syun Ru ^a  

^a ALBERT EINSTEIN COLLEGE OF MEDICINE   (United States)

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

^c University of Memphis   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BINDING REACTIONS; BINUCLEAR CENTER; COPPER ATOMS; COPPER IONS; CYTOCHROME C OXIDASE; DIOXYGENS; FOUR-ELECTRON REDUCTION; GEMINATE RECOMBINATION; HEME POCKETS; HISTIDINE RESIDUES; INTRAMOLECULAR PROCESS; KINETIC FEATURES; KINETIC STUDY; LIGAND BINDING; MITOCHONDRIAL RESPIRATORY CHAIN; RESONANCE RAMAN; SPERM WHALES; STOPPED FLOW; THERMUS THERMOPHILUS; TRANSFER RATES;

HEMOGLOBIN; LIGANDS; METAL IONS; PHOSPHATASES; PHOTOLYSIS; PORPHYRINS;

COPPER;

CARBON 13; CARBON MONOXIDE; COPPER COMPLEX; COPPER ION; CYTOCHROME C OXIDASE; FERROUS ION; HEME; LIGAND; METAL ION; MUTANT PROTEIN; MYOGLOBIN; NITROGEN 15; OXYGEN; OXYGEN 18;

ABSORPTION SPECTROSCOPY; ARTICLE; BINDING AFFINITY; BINDING KINETICS; CATTLE; DISSOCIATION CONSTANT; ELECTRON SPIN RESONANCE; ENZYME ACTIVITY; LIGAND BINDING; METAL BINDING; MITOCHONDRIAL RESPIRATION; MODEL; NONHUMAN; PHOTOLYSIS; RAMAN SPECTROMETRY; RESPIRATORY CHAIN; SPERM WHALE;

ANIMALS; CARBON MONOXIDE; CATIONS; CATTLE; COPPER; ELECTRON TRANSPORT COMPLEX IV; LIGANDS; MODELS, MOLECULAR; MUTANT PROTEINS; MYOGLOBIN; NITROGEN OXIDES; PHOTOLYSIS; PROTEIN BINDING; PROTEIN ENGINEERING; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN; THERMUS THERMOPHILUS; WHALES;

EID: 76149125163     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja907777f     Document Type: Article

References (53)

1. Musser, S. M.; Stowell, M. H.; Chan, S. I. Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol. 1995, 71, 79-208.
2. Brzezinski, P. Trends Biochem. Sci. 2004, 29, 380-387.
3. Gennis, R. B. Front. Biosci. 2004, 9, 581-591.
4. Iwata, S.; Ostermeier, C.; Ludwig, B.; Michel, H. Nature 1995, 376, 660-669.
5. Yoshikawa, S.; Shinzawa-Itoh, K.; Nakashima, R.; Yaono, R.; Yamashita, E.; Inoue, N.; Yao, M.; Fei, M. J.; Libeu, C. P.; Mizushima, T.; Yamaguchi, H.; Tomizaki, T.; Tsukihara, T. Science 1998, 280, 1723-1729.
6. Aagaard, A.; Gilderson, G.; Gomes, C. M.; Teixeira, M.; Brzezinski, P. Biochemistry 1999, 38, 10032-10041.
7. Smirnova, I. A.; Zaslavsky, D.; Fee, J. A.; Gennis, R. B.; Brzezinski, P. J. Bioenerg. Biomembr. 2008, 40, 281-287.
8. Giuffre, A.; Forte, E.; Antonini, G.; D'Itri, E.; Brunori, M.; Soulimane, T.; Buse, G. Biochemistry 1999, 38, 1057-1065.
9. Giuffre, A.; Stubauer, G.; Sarti, P.; Brunori, M.; Zumft, W. G.; Buse, G.; Soulimane, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 14718-14723.
10. Fee, J. A.; Case, D. A.; Noodleman, L. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 15002-15021.
11. Siletsky, S. A.; Belevich, I.; Jasaitis, A.; Konstantinov, A. A.; Wikstrom, M.; Soulimane, T.; Verkhovsky, M. I. Biochim. Biophys. Acta 2007, 1767, 1383-1392.
12. Hayashi, T.; Lin, I. J.; Chen, Y.; Fee, J. A.; Moenne-Loccoz, P. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14952-14958.
13. Belevich, I.; Verkhovsky, M. I. Antioxid. Redox Signal. 2008, 10, 1-29.
14. Brzezinski, P.; Gennis, R. B. J. Bioenerg. Biomembr. 2008, 40, 521-531.
15. Ibers, J. A.; Holm, R. H. Science 1980, 209, 223-235.
16. Chufan, E. E.; Puiu, S. C.; Karlin, K. D. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 563-572.
17. Collman, J. P.; Boulatov, R.; Sunderland, C. J.; Fu, L. Chem. Rev. 2004, 104, 561-588.
18. Collman, J. P.; Decreau, R. A. Chem. Commun. (Camb.) 2008, 5065-5076.
19. Kim, E.; Chufan, E. E.; Kamaraj, K.; Karlin, K. D. Chem. Rev. 2004, 104, 1077-1133.
20. Collman, J. P.; Decreau, R. A.; Zhang, C. J. Org. Chem. 2004, 69, 3546-3549.
21. Kim, E.; Kamaraj, K.; Galliker, B.; Rubie, N. D.; Moenne-Loccoz, P.; Kaderli, S.; Zuberbuhler, A. D.; Karlin, K. D. Inorg. Chem. 2005, 44, 1238-1247.
22. Liu, J. G.; Naruta, Y.; Tani, F.; Chishiro, T.; Tachi, Y. Chem. Commun. (Camb.) 2004, 120-121.
23. Chufan, E. E.; Mondal, B.; Gandhi, T.; Kim, E.; Rubie, N. D.; Moenne-Loccoz, P.; Karlin, K. D. Inorg. Chem. 2007, 46, 6382-6394.
24. Collman, J. P.; Devaraj, N. K.; Decreau, R. A.; Yang, Y.; Yan, Y. L.; Ebina, W.; Eberspacher, T. A.; Chidsey, C. E. Science 2007, 315, 1565-1568.
25. Collman, J. P.; Ghosh, S.; Dey, A.; Decreau, R. A.; Yang, Y. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5034-5035.
26. Lucas, H. R.; Meyer, G. J.; Karlin, K. D. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13924-13925.
27. Sigman, J. A.; Kwok, B. C.; Lu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8192-8196.
28. Sigman, J. A.; Kim, H. K.; Zhao, X.; Carey, J. R.; Lu, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 3629-3634.
29. Wang, N.; Zhao, X.; Lu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16541-16547.
30. Zhao, X.; Yeung, N.; Russell, B. S.; Garner, D. K.; Lu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 6766-6767.
31. Lu, C.; Egawa, T.; Wainwright, L. M.; Poole, R. K.; Yeh, S. R. J. Biol. Chem. 2007, 282, 13627-13636.
32. Guallar, V.; Lu, C.; Borrelli, K.; Egawa, T.; Yeh, S. R. J. Biol. Chem. 2009, 284, 3106-3116.
33. Lu, C.; Mukai, M.; Lin, Y.; Wu, G.; Poole, R. K.; Yeh, S. R. J. Biol. Chem. 2007, 282, 25917-25928.
34. Springer, B. A.; Sligar, S. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 8961-8965.
35. Carver, T. E.; Rohlfs, R. J.; Olson, J. S.; Gibson, Q. H.; Blackmore, R. S.; Springer, B. A.; Sligar, S. G. J. Biol. Chem. 1990, 265, 20007-20020.
36. Das, T. K.; Tomson, F. L.; Gennis, R. B.; Gordon, M.; Rousseau, D. L. Biophys. J. 2001, 80, 2039-2045.
37. Ibrahim, M.; Xu, C.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16834-16845.
38. Einarsdottir, O.; Dyer, R. B.; Lemon, D. D.; Killough, P. M.; Hubig, S. M.; Atherton, S. J.; Lopez-Garriga, J. J.; Palmer, G.; Woodruff, W. H. Biochemistry 1993, 32, 12013-12024.
39. Phillips, G. N., Jr.; Teodoro, M. L.; Li, T.; Smith, B.; Olson, J. S. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8817-8829.
40. Lu, C.; Egawa, T.; Mukai, M.; Poole, R. K.; Yeh, S. R. Methods Enzymol. 2008, 437, 255-286.
41. Oertling, W. A.; Surerus, K. K.; Einarsdottir, O.; Fee, J. A.; Dyer, R. B.; Woodruff, W. H. Biochemistry 1994, 33, 3128-3141.
42. Ionascu, D.; Gruia, F.; Ye, X.; Yu, A.; Rosca, F.; Beck, C.; Demidov, A.; Olson, J. S.; Champion, P. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 16921-16934.
43. Coyle, C. M.; Vogel, K. M.; Rush, T. S.; Kozlowski, P. M.; Williams, R.; Spiro, T. G.; Dou, Y.; Ikeda-Saito, M.; Olson, J. S.; Zgierski, M. Z. Biochemistry 2003, 42, 4896-4903.
44. Pinakoulaki, E.; Ohta, T.; Soulimane, T.; Kitagawa, T.; Varotsis, C. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15161-15167.
45. Olson, J. S.; Phillips, G. N., Jr. J. Biol. Chem. 1996, 271, 17593-17596.
46. Pilet, E.; Nitschke, W.; Rappaport, F.; Soulimane, T.; Lambry, J. C.; Liebl, U.; Vos, M. H. Biochemistry 2004, 43, 14118-14127.
47. Hayashi, T.; Lin, M. T.; Ganesan, K.; Chen, Y.; Fee, J. A.; Gennis, R. B.; Moenne-Loccoz, P. Biochemistry 2009, 48, 883-890.
48. Stubauer, G.; Giuffre, A.; Brunori, M.; Sarti, P. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1998, 245, 459-465.
49. Soulimane, T.; Buse, G.; Bourenkov, G. P.; Bartunik, H. D.; Huber, R.; Than, M. E. EMBO J. 2000, 19, 1766-1776.
50. Abramson, J.; Riistama, S.; Larsson, G.; Jasaitis, A.; Svensson-Ek, M.; Laakkonen, L.; Puustinen, A.; Iwata, S.; Wikstrom, M. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 910-917.
51. Qin, L.; Liu, J.; Mills, D. A.; Proshlyakov, D. A.; Hiser, C.; Ferguson-Miller, S. Biochemistry 2009, 48, 5121-5130.
52. Spiro, T. G.; Wasbotten, I. H. J. Inorg. Biochem. 2005, 99, 34-44.
53. Pinakoulaki, E.; Ohta, T.; Soulimane, T.; Kitagawa, T.; Varotsis, C. J. Biol. Chem. 2004, 279, 22791-22794.