Structural aspects of mononuclear Mo/W-enzymes

Coordination Chemistry Reviews

Volumn 255, Issue 9-10, 2011, Pages 1104-1116

  Dobbek, Holger ^a  

^a HUMBOLDT UNIVERSITY   (Germany)

Author keywords

Enzyme structure; Hydroxylases; Molybdoproteins; Pyranopterin cofactor; X ray crystallography

Indexed keywords

EID: 79952764690     PISSN: 00108545     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1016/j.ccr.2010.11.017     Document Type: Review

References (140)

1. Dobbek H., Huber R. Met. Ions Biol. Syst. 2002, 39:227.
2. Romao M.J., Knablein J., Huber R., Moura J.J. Prog. Biophys. Mol. Biol. 1997, 68:121.
3. Kisker C., Schindelin H., Rees D.C. Annu. Rev. Biochem. 1997, 66:233.
4. Romao M.J. Dalton Trans. 2009, 21:4053.
5. Hille R. Chem. Rev. 1996, 96:2757.
6. Johnson M.K., Rees D.C., Adams M.W. Chem. Rev. 1996, 96:2817.
7. Schwarz G., Mendel R.R., Ribbe M.W. Nature 2009, 460:839.
8. Young C.G. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2:810.
9. Schindelin H., Kisker C., Hilton J., Rajagopalan K.V., Rees D.C. Science 1996, 272:1615.
10. McDevitt C.A., Hugenholtz P., Hanson G.R., McEwan A.G. Mol. Microbiol. 2002, 44:1575.
11. Moura J.J., Brondino C.D., Trincao J., Romao M.J. J. Biol. Inorg. Chem. 2004, 9:791.
12. Ferry J.G. FEMS Microbiol. Rev. 1990, 7:377.
13. Bock A., Forchhammer K., Heider J., Leinfelder W., Sawers G., Veprek B., Zinoni F. Mol. Microbiol. 1991, 5:515.
14. Gladyshev V.N., Boyington J.C., Khangulov S.V., Grahame D.A., Stadtman T.C., Sun P.D. J. Biol. Chem. 1996, 271:8095.
15. Boyington J.C., Gladyshev V.N., Khangulov S.V., Stadtman T.C., Sun P.D. Science 1997, 275:1305.
16. Raaijmakers H.C., Romao M.J. J. Biol. Inorg. Chem. 2006, 11:849.
17. George G.N., Colangelo C.M., Dong J., Scott R.A., Khangulov S.V., Gladyshev V.N., Stadtman T.C. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120:1267.
18. Heider J., Bock A. Adv. Microb. Physiol. 1993, 35:71.
19. Axley M.J., Bock A., Stadtman T.C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1991, 88:8450.
20. Axley M.J., Grahame D.A. J. Biol. Chem. 1991, 266:13731.
21. Jormakka M., Tornroth S., Byrne B., Iwata S. Science 2002, 295:1863.
22. Jormakka M., Tornroth S., Abramson J., Byrne B., Iwata S. Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 2002, 58:160.
23. Page C.C., Moser C.C., Chen X.X., Dutton P.L. Nature 1999, 402:47.
24. Volbeda A., Charon M.H., Piras C., Hatchikian E.C., Frey M., Fontecilla-Camps J.C. Nature 1995, 373:580.
25. Iverson T.M., Luna-Chavez C., Cecchini G., Rees D.C. Science 1999, 284:1961.
26. Lancaster C.R., Kroger A., Auer M., Michel H. Nature 1999, 402:377.
27. Efremov R.G., Baradaran R., Sazanov L.A. Nature 2010, 465:441.
28. Sazanov L.A., Hinchliffe P. Science 2006, 311:1430.
29. Hunte C., Zickermann V., Brandt U. Science 2010, 329:448.
30. Richardson D., Sawers G. Science 2002, 295:1842.
31. Almendra M.J., Brondino C.D., Gavel O., Pereira A.S., Tavares P., Bursakov S., Duarte R., Caldeira J., Moura J.J., Moura I. Biochemistry 1999, 38:16366.
32. Raaijmakers H., Macieira S., Dias J.M., Teixeira S., Bursakov S., Huber R., Moura J.J., Moura I., Romao M.J. Structure 2002, 10:1261.
33. Raaijmakers H., Teixeira S., Dias J.M., Almendra M.J., Brondino C.D., Moura I., Moura J.J., Romao M.J. J. Biol. Inorg. Chem. 2001, 6:398.
34. Rudolf M., Kroneck P.M. Met. Ions Biol. Syst. 2005, 43:75.
35. Dias J.M., Than M.E., Humm A., Huber R., Bourenkov G.P., Bartunik H.D., Bursakov S., Calvete J., Caldeira J., Carneiro C., Moura J.J., Moura I., Romao M.J. Structure 1999, 7:65.
36. Najmudin S., Gonzalez P.J., Trincao J., Coelho C., Mukhopadhyay A., Cerqueira N.M., Romao C.C., Moura I., Moura J.J., Brondino C.D., Romao M.J. J. Biol. Inorg. Chem. 2008, 13:737.
37. Kaim W., Schwederski B. Coord. Chem. Rev. 2010, 254:1580.
38. Cerqueira M., Gonzalez P.J., Brondino C.D., Romao M.J., Romao C.C., Moura I., Moura J.J. J. Comput. Chem 2009, 30:2466.
39. Arnoux P., Sabaty M., Alric J., Frangioni B., Guigliarelli B., Adriano J.M., Pignol D. Nat. Struct. Biol. 2003, 10:928.
40. Bertero M.G., Rothery R.A., Palak M., Hou C., Lim D., Blasco F., Weiner J.H., Strynadka N.C. Nat. Struct. Biol. 2003, 10:681.
41. Rothery R.A., Bertero M.G., Spreter T., Bouromand N., Strynadka N.C., Weiner J.H. J. Biol. Chem. 2010, 285:8801.
42. Kramer S.P., Johnson J.L., Ribeiro A.A., Millington D.S., Rajagopalan K.V. J. Biol. Chem. 1987, 262:16357.
43. Jormakka M., Richardson D., Byrne B., Iwata S. Structure 2004, 12:95.
44. Jormakka M., Yokoyama K., Yano T., Tamakoshi M., Akimoto S., Shimamura T., Curmi P., Iwata S. Nat. Struct. Mol. Biol. 2008, 15:730.
45. Kniemeyer O., Heider J. J. Biol. Chem. 2001, 276:21381.
46. Kloer D.P., Hagel C., Heider J., Schulz G.E. Structure 2006, 14:1377.
47. Szaleniec M., Hagel C., Menke M., Nowak P., Witko M., Heider J. Biochemistry 2007, 46:7637.
48. Szaleniec M., Borowski T., Schuhle K., Witko M., Heider J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132:6014.
49. Schneider F., Lowe J., Huber R., Schindelin H., Kisker C., Knablein J. J. Mol. Biol. 1996, 263:53.
50. McAlpine A.S., McEwan A.G., Shaw A.L., Bailey S. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2:690.
51. Li H.K., Temple C., Rajagopalan K.V., Schindelin H. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122:7673.
52. George G.N., Hilton J., Rajagopalan K.V. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118:1113.
53. George G.N., Hilton J., Temple C., Prince R.C., Rajagopalan K.V. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121:1256.
54. Bray R.C., Adams B., Smith A.T., Bennett B., Bailey S. Biochemistry 2000, 39:11258.
55. Bray R.C., Adams B., Smith A.T., Richards R.L., Lowe D.J., Bailey S. Biochemistry 2001, 40:9810.
56. McAlpine A.S., McEwan A.G., Bailey S. J. Mol. Biol. 1998, 275:613.
57. Stewart L.J., Bailey S., Bennett B., Charnock J.M., Garner C.D., McAlpine A.S. J. Mol. Biol. 2000, 299:593.
58. Messerschmidt A., Niessen H., Abt D., Einsle O., Schink B., Kroneck P.M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101:11571.
59. Paizs C., Bartlewski-Hof U., Retey J. Chemistry 2007, 13:2805.
60. Seiffert G.B., Ullmann G.M., Messerschmidt A., Schink B., Kroneck P.M., Einsle O. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104:3073.
61. Vincent M.A., Hillier I.H., Periyasamy G., Burton N.A. Dalton Trans. 2010, 39:3816.
62. Anderson G.L., Williams J., Hille R. J. Biol. Chem. 1992, 267:23674.
63. Ellis P.J., Conrads T., Hille R., Kuhn P. Structure 2001, 9:125.
64. Hille R. Arch. Biochem. Biophys. 2005, 433:107.
65. Brondino C.D., Romao M.J., Moura I., Moura J.J. Curr. Opin. Chem. Biol. 2006, 10:109.
66. Coughlan M.P., Rajagopalan K.V., Handler P. J. Biol. Chem. 1969, 244:2658.
67. Coughlan M.P., Johnson J.L., Rajagopalan K.V. J. Biol. Chem. 1980, 255:2694.
68. Massey V., Edmondson D. J. Biol. Chem. 1970, 245:6595.
69. Wahl R.C., Rajagopalan K.V. J. Biol. Chem. 1982, 257:1354.
70. Doonan C.J., Rubie N.D., Peariso K., Harris H.H., Knottenbelt S.Z., George G.N., Young C.G., Kirk M.L. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130:55.
71. Santos-Silva T., Ferroni F., Thapper A., Marangon J., Gonzalez P.J., Rizzi A.C., Moura I., Moura J.J., Romao M.J., Brondino C.D. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131:7990.
72. Eger B.T., Okamoto K., Enroth C., Sato M., Nishino T., Pai E.F. Acta Crystallogr. D Biol. Crystallogr. 2000, 56:1656.
73. Enroth C., Eger B.T., Okamoto K., Nishino T., Pai E.F. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000, 97:10723.
74. Huber R., Hof P., Duarte R.O., Moura J.J., Moura I., Liu M.Y., LeGall J., Hille R., Archer M., Romao M.J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1996, 93:8846.
75. Palmer G., Massey V. J. Biol. Chem. 1969, 244:2614.
76. Hille R., Hagen W.R., Dunham W.R. J. Biol. Chem. 1985, 260:10569.
77. Leferink N.G., Heuts D.P., Fraaije M.W., van Berkel W.J. Arch. Biochem. Biophys. 2008, 474:292.
78. Dobbek H., Gremer L., Meyer O., Huber R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1999, 96:8884.
79. Kuwabara Y., Nishino T., Okamoto K., Matsumura T., Eger B.T., Pai E.F. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003, 100:8170.
80. Nishino T., Okamoto K., Kawaguchi Y., Hori H., Matsumura T., Eger B.T., Pai E.F. J. Biol. Chem. 2005, 280:24888.
81. Asai R., Nishino T., Matsumura T., Okamoto K., Igarashi K., Pai E.F. J. Biochem. 2007, 141:525.
82. Schumann S., Saggu M., Moller N., Anker S.D., Lendzian F., Hildebrandt P., Leimkuhler S. J. Biol. Chem. 2008, 283:16602.
83. Okamoto K., Eger B.T., Nishino T., Pai E.F. Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids 2008, 27:888.
84. Fukunari A., Okamoto K., Nishino T., Eger B.T., Pai E.F., Kamezawa M., Yamada I., Kato N. J. Pharmacol. Exp. Ther. 2004, 311:519.
85. Okamoto K., Matsumoto K., Hille R., Eger B.T., Pai E.F., Nishino T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101:7931.
86. Dobbek H., Gremer L., Kiefersauer R., Huber R., Meyer O. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002, 99:15971.
87. Bonin I., Martins B.M., Purvanov V., Fetzner S., Huber R., Dobbek H. Structure 2004, 12:1425.
88. Wagener N., Pierik A.J., Ibdah A., Hille R., Dobbek H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106:11055.
89. Pauff J.M., Zhang J., Bell C.E., Hille R. J. Biol. Chem. 2008, 283:4818.
90. Dietzel U., Kuper J., Doebbler J.A., Schulte A., Truglio J.J., Leimkuhler S., Kisker C. J. Biol. Chem. 2009, 284:8768.
91. Cao H., Pauff J.M., Hille R. J. Biol. Chem. 2010, 285.
92. Yamaguchi Y., Matsumura T., Ichida K., Okamoto K., Nishino T. J. Biochem. 2007, 141:513.
93. Romao M.J., Archer M., Moura I., Moura J.J., LeGall J., Engh R., Schneider M., Hof P., Huber R. Science 1995, 270:1170.
94. Rebelo J.M., Dias J.M., Huber R., Moura J.J., Romao M.J. J. Biol. Inorg. Chem. 2001, 6:791.
95. Andrade S.L., Brondino C.D., Feio M.J., Moura I., Moura J.J. Eur. J. Biochem. 2000, 267:2054.
96. Boer D.R., Thapper A., Brondino C.D., Romao M.J., Moura J.J. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126:8614.
97. Thapper A., Boer D.R., Brondino C.D., Moura J.J., Romao M.J. J. Biol. Inorg. Chem. 2007, 12:353.
98. Gutteridge S., Bray R.C. Biochem. J. 1980, 189:615.
99. Howes B.D., Bray R.C., Richards R.L., Turner N.A., Bennett B., Lowe D.J. Biochemistry 1996, 35:1432.
100. Shanmugam M., Zhang B., McNaughton R.L., Kinney R.A., Hille R., Hoffman B.M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132:14015.
101. Hille R. Met. Ions. Life. Sci. 2009, 6:395.
102. Rebelo J., Macieira S., Dias J.M., Huber R., Ascenso C.S., Rusnak F., Moura J.J., Moura I., Romao M.J. J. Mol. Biol. 2000, 297:135.
103. Boll M. Biochim. Biophys. Acta 2005, 1707:34.
104. Boll M., Fuchs G. Biol. Chem. 2005, 386:989.
105. Unciuleac M., Warkentin E., Page C.C., Boll M., Ermler U. Structure 2004, 12:2249.
106. Johannes J., Unciuleac M.C., Friedrich T., Warkentin E., Ermler U., Boll M. Biochemistry 2008, 47:4964.
107. Bauder R., Tshisuaka B., Lingens F. Biol. Chem. Hoppe Seyler 1990, 371:1137.
108. Holcenberg J.S., Stadtman E.R. J. Biol. Chem. 1969, 244:1194.
109. Imhoff D., Andreesen J.R. FEMS Microbiol. Lett. 1979, 5:155.
110. Andreesen J.R., Wagner R., Imhoff D., Durre P. Hoppe-Seylers Z. Physiol. Chem. 1979, 360:1123.
111. Dilworth G.L. Arch. Biochem. Biophys. 1982, 219:30.
112. Gladyshev V.N., Khangulov S.V., Stadtman T.C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1994, 91:232.
113. Schrader T., Rienhofer A., Andreesen J.R. Eur. J. Biochem. 1999, 264:862.
114. Wagner R., Andreesen J.R. Arch. Microbiol. 1979, 121:255.
115. Self W.T., Stadtman T.C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000, 97:7208.
116. Metz S., Thiel W. J. Phys. Chem. B 2010, 114:1506.
117. Jeoung J.H., Dobbek H. Science 2007, 318:1461.
118. Gourlay C., Nielsen D.J., White J.M., Knottenbelt S.Z., Kirk M.L., Young C.G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128:2164.
119. Resch M., Dobbek H., Meyer O. J. Biol. Inorg. Chem. 2005, 10:518.
120. Hanzelmann P., Dobbek H., Gremer L., Huber R., Meyer O. J. Mol. Biol. 2000, 301:1221.
121. Kisker C., Schindelin H., Pacheco A., Wehbi W.A., Garrett R.M., Rajagopalan K.V., Enemark J.H., Rees D.C. Cell 1997, 91:973.
122. Feng C., Kedia R.V., Hazzard J.T., Hurley J.K., Tollin G., Enemark J.H. Biochemistry 2002, 41:5816.
123. Rappe A.K., Goddard W.A. Nature 1980, 285:311.
124. Karakas E., Wilson H.L., Graf T.N., Xiang S., Jaramillo-Busquets S., Rajagopalan K.V., Kisker C. J. Biol. Chem. 2005, 280:33506.
125. Schrader N., Fischer K., Theis K., Mendel R.R., Schwarz G., Kisker C. Structure 2003, 11:1251.
126. Kappler U., Bailey S. J. Biol. Chem. 2005, 280:24999.
127. Feng C., Wilson H.L., Hurley J.K., Hazzard J.T., Tollin G., Rajagopalan K.V., Enemark J.H. Biochemistry 2003, 42:12235.
128. Kappler U., Bailey S., Feng C., Honeychurch M.J., Hanson G.R., Bernhardt P.V., Tollin G., Enemark J.H. Biochemistry 2006, 45:9696.
129. Bailey S., Rapson T., Johnson-Winters K., Astashkin A.V., Enemark J.H., Kappler U. J. Biol. Chem. 2009, 284:2053.
130. Fischer K., Barbier G.G., Hecht H.J., Mendel R.R., Campbell W.H., Schwarz G. Plant Cell 2005, 17:1167.
131. Loschi L., Brokx S.J., Hills T.L., Zhang G., Bertero M.G., Lovering A.L., Weiner J.H., Strynadka N.C. J. Biol. Chem. 2004, 279:50391.
132. Brokx S.J., Rothery R.A., Zhang G., Ng D.P., Weiner J.H. Biochemistry 2005, 44:10339.
133. Workun G.J., Moquin K., Rothery R.A., Weiner J.H. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2008, 72:228.
134. Chan M.K., Mukund S., Kletzin A., Adams M.W., Rees D.C. Science 1995, 267:1463.
135. Hu Y., Faham S., Roy R., Adams M.W., Rees D.C. J. Mol. Biol. 1999, 286:899.
136. Pauff J.M., Cao H., Hille R. J. Biol. Chem. 2009, 284:8760.
137. Truglio J.J., Theis K., Leimkuhler S., Rappa R., Rajagopalan K.V., Kisker C. Structure 2002, 10:115.
138. Hermann J.C., Ghanem E., Li Y., Raushel F.M., Irwin J.J., Shoichet B.K. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128:15882.
139. Hermann J.C., Marti-Arbona R., Fedorov A.A., Fedorov E., Almo S.C., Shoichet B.K., Raushel F.M. Nature 2007, 448:775.
140. PyMol The PyMOL Molecular Graphics System, Version 1.2r3pre 2010, Schrödinger, LLC.