The role of di-flavin reductase family in the regulation of nitric oxide synthase

Seikagaku

Volumn 83, Issue 4, 2011, Pages 273-283

  Iyanagi, Takashi ^a  

^a UNIVERSITY OF HYOGO   (Japan)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

NICOTINAMIDE ADENINE DINUCLEOTIDE PHOSPHATE; NITRIC OXIDE SYNTHASE; REDUCED NICOTINAMIDE ADENINE DINUCLEOTIDE PHOSPHATE FERRIHEMOPROTEIN REDUCTASE; RIBOFLAVIN DERIVATIVE;

ANIMAL; CHEMISTRY; ELECTRON TRANSPORT; METABOLISM; OXIDATION REDUCTION REACTION; PHYSIOLOGY; PROTEIN TERTIARY STRUCTURE; REVIEW;

ANIMALS; ELECTRON TRANSPORT; FLAVINS; NADP; NADPH-FERRIHEMOPROTEIN REDUCTASE; NITRIC OXIDE SYNTHASE; OXIDATION-REDUCTION; PROTEIN STRUCTURE, TERTIARY;

EID: 80052305317     PISSN: 00371017     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: None     Document Type: Review

References (128)

1. De Colibus, L. & Mattevi, A. (2006) Curr. Opin. Struct. Biol., 16, 722-728.
2. Joosten, V. & van Berkel, WJ. (2007) Curr. Opin. Chem. Biol., 11, 195-202.
3. Efremov, R. G., Baradaran, R., & Sazanov, L. A. (2010) Nature, 465, 441-445.
4. Iyanagi, T. (2007) Int. Rev. Cytol., 260, 35-112.
5. Medina, M. (2009) FEBS J., 276, 3942-3958.
6. Tognetti, V. B., Zurbriggen, M. D., Morandi, E. N., Fillat, M. F., Valle, E. M., Hajirezaei, M. R., & Carrillo, N. (2007) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104, 11495-11500.
7. Utschig, L. M., Tiede, D. M., & Poluektov, O. G. (2010) Biochemistry, 49, 9682-9684.
8. Iyanagi, T. (2005) Biochem. Biophys. Res. Commun., 338, 520-528.
9. Porter, T. D. & Kasper, C. B. (1986) Biochemistry, 25, 1682-1687.
10. Haniu, M., Iyanagi, T., Miller, P., Lee, T. D., & Shively, J. E. (1986) Biochemistry, 25, 7906-7911.
11. Wang, M., Roberts, D. L., Paschke, R., Shea, T. M., Masters, B. S., & Kim, J. J. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94, 8411-8416.
12. Bredt, D. S., Hwang, P. M., Glatt, C. E., Lowenstein, C, Reed, R. R., & Snyder, S. H. (1991) Nature, 351, 714-718.
13. Alderton, W. K., Cooper, C. C., & Knoweles, R. G. (2001) Biochem. J., 357, 593-615.
14. Garcin, E. D., Bruns, CM., Lloyd, S. J., Hosfield, D. J., Tiso, M., Gachhui, R., Stuehr, D. J., Tainer, J. A., & Getzoff, E. D. (2004) J. Biol. Chem., 279, 37918-37927.
15. Roman, LJ. & Masters, B. S. (2010) Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations (Devlin, T. M. Ed), 7th ed., pp. 425-456, John Wiley & Sons, Inc.
16. Hamdane, D., Xia, C., Im, S. C., Zhang, H., Kim, J. J., & Waskell, L. (2009) J. Biol. Chem., 284, 11374-11384.
17. Ellis, J., Gutierrez, A., Barsukov, I. L., Huang, W.-C., Grossmann, G., & Roberts, G. (2009) J. Biol. Chem., 284, 36628-36637.
18. Aigrain, L., Pompon, D., Morera, S., & Truan, G. (2009) EMBO Rep., 10, 742-747.
19. Laursen, T., Jensen, K., & Moller, B. L. (2011) Biochim. Biophys. Acta, 1814, 132-138.
20. Xia, C., Misra, I., Iyanagi, T., & Kim, J. J. (2009) J. Biol. Chem., 284, 30708-30717.
21. Senda, T., Senda, M., Kimura, S., & Ishida, T. (2009) Antioxid. Redox. Signal., 11, 1741-1766.
22. Iyanagi, T. & Mason, H. S. (1973) Biochemistry, 12, 2297-2308.
23. Olteanu, H. & Banerjee, R. (2001) J. Biol. Chem., 276, 35558-35563.
24. Wolthers, K. R., Lou, X., Toogood, H. S., Leys, D., & Scrutton, N. S. (2007) Biochemistry, 46, 11833-11844.
25. Paine, M. J., Garner, A. P., Powell, D., Sibbald, J., Sales, M., Pratt, N., Smith, T., Tew, D. J., & Wolf, C. R. (2000) J. Biol. Chem., 275, 1471-1478.
26. Kitazume, T., Haines, D. C., Estabrook, R. W., Chen, B., & Peterson, J. A. (2007) Biochemistry, 46, 11892-11901.
27. Sevrioukova, I. F., Li, H., Zhang, H., Peterson, J. A., & Poulos, T. L. (1999) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 96, 1863-1868.
28. Sibille, N., Blackledge, M., Brutscher, B., Coves, J., & Bersch, B. (2005) Biochemistry, 44, 9086-9095.
29. Hall, D. A., Vander Kooi, C. W., Stasik, C. N., Stevens, S. Y., Zuiderweg, E. R., & Matthews, R. G. (2001) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 9521-9526.
30. Wang, Z. Q., Lawson, R. J., Buddha, M. R., Wei, W. W., Crane, B. R., Munro, A. W., & Stuehr, D. J. (2007) J. Biol. Chem., 282, 2196-2202.
31. Muller, J. J., Lapko, A., Bourenkov, G., Ruckpaul, K., & Heinemann, U. (2001) J. Biol. Chem., 276, 2786-2789.
32. Ewen, K. M., Kleser, M., & Bernhardt, R (2011) Biochim. Biophys. Acta, 1814, 111-125.
33. Aliverti, A., Pandini, V., Pennati, A., de Rosa, M., & Zanett, G. (2008) Arch. Biochem. Biophys., 474, 283-291.
34. Medina, M. & Gómez-Moreno, C. (2004) Photosynthe. Res., 79, 113-131.
35. Kurisu, G., Kusunoki, M., Katoh, E., Yamazaki, T., Teshima, K., Onda, Y., Kimata-Ariga, Y., & Hase, T. (2001) Nat. Struct. Biol., 8, 117-121.
36. Shen, A. L., O'Leary, K. A., & Kasper, C. B. (2002) J. Biol. Chem., 277, 6536-6541.
37. Nicolo, C, Fluck, C. E., Mullis, P. E., & Pnadey, A. (2010) Molecular and Cellular Endocrinology, 321, 245-252.
38. Kida, Y., Ohgiya, S., Mihara, K., & Sakaguchi, M. (1998) Arch. Biochem. Biophys., 351, 175-179.
39. Michaelis, L. (1932) J. Biol. Chem., 96, 703-715.
40. Anderson, R. F. (1983) Biochim. Biophys. Acta, 722, 158-162.
41. Ohnishi, T., Yamazaki, H., Iyanagi, T., Nakamura, T., & Yamazaki, I. (1969) Biochim. Biophys. Acta, 172, 357-369.
42. Anderson, R. F. (1980) Biochim. Biophys. Acta, 590, 277-281.
43. Iyanagi, T., Makino, N., & Mason, H. S. (1974) Biochemistry, 13, 1701-1710.
44. Hoover, D. M., Drennan, C. L., Metzger, A. L., Osborne, C, Weber, C. H., Pattridgeand, K. A., & Ludwig, M. L. (1999) J. Mol. Biol., 294, 725-743.
45. Ishikita, H. (2008) Biochemistry, 47, 4394-4402.
46. Carrado, M. E., Aliverti, A., Zanetti, G., & Mayhew, S. G. (1996) Eur. J. Biochem., 239, 662-667.
47. Ingelman, M., Bianchi, V., & Eklund, H. (1997) J. Mol. Biol., 268, 147-157.
48. McIver, L., Leadbeater, C, Campopiano, D. J., Baxter, R. L., Daff, S. N., Chapman, S. K., & Munro, A. W. (1998) Eur. J. Biochem., 257, 577-585.
49. Das, A. & Sligar, S. G. (2009) Biochemistry, 48, 12104-12112
50. Noble, M. A., Munro, A. W., Rivers, S. L., Robledo, L., DaV, S. N., Yellowlees, L. J., Shimizu, T., Sagami, I., Guillemette, J. G., & Chapman, S. K. (1999) Biochemistry, 38, 16413-16418.
51. Gao, Y. T., Smith, S. M., Weinberg, J. B., Montgomery, H. J., Guillemette, J. G., Ghosh, D. K., Roman, L. J., Martasek, P., & Salerno, J. C. (2004) J. Biol. Chem., 279, 18759-18766.
52. Wolthers, K. R., Basran, J., Munro, A. W., & Scrutton, N. S. (2003) Biochemistry, 42, 3911-3920.
53. Finn, R. D., Basran, J., Roitel, O., Wolf, C. R., Munro, A. W., Paine, M. J., & Scrutton, N. S. (2003) Eur. J. Biochem., 270, 1164-1175.
54. Ostrowski, J., Barber, M., Rueger, D., Miller, B., Siegel, L., & Kredich, N. (1989) J. Biol. Chem., 264, 15796-15808.
55. Chen, H.-C. & Swenson, R. P. (2008) Biochemistry, 47, 13788-13799.
56. Li, H., Das, A., Sibhatu, H., Jamal, J., Sligar, S. G., & Poulos, T. L. (2008) J. Biol. Chem., 283, 34762-34772.
57. Imai, Y., Sato, R., & Iyanagi, T. (1977) J. Biochem., 82, 1237-1246.
58. Watanabe, Y. & Groves, J. T. (1992) The Enzymes (Sigman, S. D., ed.), Vol. 20, pp. 405-452, Academic Press.
59. Das, A., Grinkova, Y. V., & Sligar, S. G. (2007) J. Am. Chem. Soc., 129, 13778-13779.
60. Koppenol, W. H. (2007) J. Am. Chem. Soc., 129, 9686-9690.
61. Iyanagi, T., Makino, R., & Anan, F. K. (1981) Biochemistry, 21, 1722-1730.
62. Nisimoto, Y. (1986) J. Biol. Chem., 261, 14232-14239.
63. Zhao, Q., Modi, S., Smith, G., Paine, M., McDonagh, P. D., Wolf, C. R., Tew, D., Lian, L. Y., Roberts, G. C., & Driessen, H. P. (1999) Protein Sci., 8, 298-306.
64. Hay, S., Brenner, S., Khara, B., Quinn, A. M., Rigby, S. E., & Scrutton, N. S. (2010) J. Am. Chem. Soc., 132, 9738-9745.
65. Ghosh, D., Griswold, J., Erman, M., & Pangborn, W. (2009) Nature, 457, 219-223.
66. Taniguchi, H., Imai, Y., Iyanagi, T., & Sato, R. (1979) Biochim. Biophys. Acta, 19, 341-356.
67. Zhang, J., Martasek, P., Paschke, R., Shea, T. M., Masters, B. S. S., & Kim, J. J. (2001) J. Biol. Chem., 276, 37506-37513.
68. Aoyagi, M., Arvai, A. S., Tainer, J. A., & Getzoff, E. D. (2003) EMBO J., 22, 766-775.
69. Crane, B. R., Arvai, A. S., Ghosh, D. K., Wu, C, Getzoff, E. D., Stuehr, D. J., & Tainer, J. A. (1998) Science, 279, 2121-2126.
70. Fischmann, T. O., Hruza, A., Niu, X. D., Fossetta, J. D., Lunn, C. A., Dolphin, E., Prongay, A. J., Reichert, P., Lundell, D. J., Narula, S. K., & Weber, P. C. (1999) Nat. Struct. Biol., 6, 233-242.
71. Crane, B. R., Arvai, A. S., Ghosh, D. K., Wu, C, Getzoff, E. D., Stuehr, D. J., & Tainer, J. A. (1998) Science, 279, 2121-2126.
72. Raman, C. S., Li, H., Martasek, P., Kral, V., Masters, B. S., & Poulos, T. L. (1998) Cell, 95, 939-950.
73. Li, H., Shimizu, H., Flinspach, M., Jamal, J., Yang, W., Xiang, M., Cai, T., Wen, E. Z., Jai, Q., Wang, P. G., & Poulos, T. L. (2002) Biochemistry, 41, 13868-13875.
74. Matsubara, M., Hayashi, N., Titani, K., & Taniguchi, H. (1997) J. Biol. Chem., 272, 23050-23056.
75. Tejero, J., Haque, M. M., Durra, D., & Stuehr, D. J. (2010) J. Biol. Chem., 285, 25941-25949.
76. Guan, Z. W., Haque, M. M., Wei, C. C., Garcin, E. D., Getzoff, E. D., & Stuehr, D. J. (2010) J. Biol. Chem., 285, 3064-3075.
77. Page, C. C., Moser, C. C., Chen, X., & Dutton, P. L. (1999) Nature, 402, 47-52.
78. Matsuda, H. & Iyanagi, T. (1999) Biochim. Biophys. Acta, 1473, 345-355.
79. Guan, Z. W., Kamatani, D., Kimura, S., & Iyanagi, T. (2003) J. Biol. Chem., 278, 30859-30868.
80. Guan, Z. W. & Iyanagi, T. (2003) Arch. Biochem. Biophys., 412, 65-76.
81. Fu, J., Yamamoto, K., Guan, Z. W., Kimura, S., & Iyanagi, T. (2004) Arch. Biochem. Biophys., 427, 180-187.
82. Daff, S., Sagami, I., & Shimizu, T. (1999) J. Biol. Chem., 274, 30589-30595.
83. Roman, L. J. & Masters, B. S. S. (2006) J. Biol. Chem., 281, 23111-23118.
84. Kobayashi, K., Tagawa, S., Daff, S., Sagami, I., & Shimizu, T. (2001) J. Biol. Chem., 276, 39864-39871.
85. Tran, Q.-K., Leonard, J., Black, D. J., & Persechini, A. (2008) Biochemistry, 47, 7557-7566.
86. Tran, Q.-K., Leonard, J., Black, D. J., Nadeau, O. W., Boulatnikov, I. G., & Persechini, A. (2009) J. Biol. Chem., 284, 11892-11899.
87. Chen, P.-F. & Wu, K. K. (2000) J. Biol. Chem., 275, 13155-13163.
88. Tiso, M., Konas, D. W., Panda, K., Garcin, E. D., Sharma, M., Getzoff, E. D., & Stuehr, D. J. (2005) J. Biol. Chem., 280, 39208-39219.
89. Welland, A., Garnaud, P. E., Kitamura, M., Miles, C. S., & Daff, S. (2008) Biochemistry, 47, 9771-9780.
90. Welland, A. & Daff, S. (2010) FEBS J., 277, 3833-3843.
91. Hubbard, P. A., Shen, A. L., Paschke, R., Kasper, C. B., & Kim, J. J. P. (2001) J. Biol. Chem., 276, 29163-29170.
92. Sanae, R., Kurokawa, F., Oda, M., Ishijima, S., & Sagami, I. (2011) Biochemistry, 50, 1714-1722.
93. Chen, C. A., Wang, T. Y., Varadharaj, S., Reyes, L. A., Hemann, C, Talukder, M. A., Chen, Y. R., Druhan, L. J., & Zweier, J. L. (2010) Nature, 468, 1115-1118.
94. Omura, T. (2010) J. Biochem., 147, 297-306.
95. Wei, C. C., Crane, B. R., & Stuehr, D. J. (2003) Chem. Rev., 103, 2365-2383.
96. Stuehr, D. J., Tejero, J., & Haque, M. M. (2009) FEBS J., 276, 3959-3974.
97. Gao, Y. T., Smith, S. M. E., Weinberg, J. B., Montgomery, H. J., Newman, E., Guillemette, J. G., Ghosh, D. K., Roman, L. J., Martasek, P., & Salerno, J. C. (2004) J. Biol. Chem., 279, 18759-18766.
98. Imai, M., Shimada, H., Watanabe, Y., Matsushima-Hibiya, Y., Makino, R., Koga, H., Horiuchi, T., & Ishimura, Y. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 7823-7827.
99. Nagano, S. & Poulos, T. L. (2005) J. Biol. Chem., 280, 31569-31663.
100. Watanabe, Y., Iyanagi, T., & Oae, S. (1982) Tetrahedron Lett., 23, 533-536.
101. Ortiz de Montellano, P. R. (2010) Chem. Rev., 110, 932-948.
102. Rittle, J. & Green, M. T. (2010) Science, 330, 933-937.
103. Giroud, C, Moreau, M., Mattioli, T. A., Balland, V., Boucher, J. L., Xu-Li, Y., Stuehr, D. J., & Santolini, J. (2010) J. Biol. Chem., 285, 7233-7245.
104. Woodward, J. J., Chang, M. M., Martin, N. I., & Marletta, M. A. (2009) J. Am. Chem. Soc., 131, 297-305.
105. Woodward, J. J., Nejaty Jahromy, Y., Britt, R. D., & Marletta, M. A. (2010) J. Am. Chem. Soc., 132, 5105-5113.
106. Santolini, J. (2011) J. Inorg. Biochem., 105, 127-141.
107. Stoll, S., Nejaty Jahromy, Y., Woodward, J. J., Ozarowski, A., Marletta, M. A., & Britt, R. D. (2010) J. Am. Chem. Soc., 132, 11812-11823.
108. Pant, K., Bilwes, A. M., Adak, S., Stuehr, D. J., & Crane, B. R. (2002) Biochemistry, 41, 11071-11079.
109. Brian, R., Crane, B. R., Sudhamsu, J., & Patel, B. A. (2010) Annu. Rev. Biochem., 79, 445-470.
110. Wang, Z.-Q., Lawson, R. J., Buddha, M. R., Wei, C. C., Crane, B. R., Munro, A. W., & Stuehr, D. J. (2007) J. Biol. Chem., 282, 2196-2202.
111. Reece, S. Y., Woodward, J. J., & Marletta, M. A. (2009) Biochemistry, 48, 5483-5491.
112. Agapiea, T., Susenoa, A., Woodwarda, J. J., Stollc, S., Brittc, R. D., & Marletta, M. A. (2009) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106, 16221-16226.
113. Roman, L. J., Martasek, P., & Masters, B. S. (2002) Chem. Rev, 102, 1179-1190.
114. Nishida, C. R. & Ortiz de Montellano, P. R. (1998) J. Biol. Chem., 273, 5566-5571.
115. Miller, R. T., Martasek, P., Omura, T., & Masters, B. S. S. (1999) Biochem. Biophys. Res. Commum., 265 (1999) 184-188.
116. Yamamoto, K., Kimura, S., Shiro, Y., & Iyanagi, T. (2005) Arch. Biochem. Biophys., 440, 65-78.
117. Nishino, Y., Yamamoto, K., Kimura, S., Kikuchi, A., Shiro, Y., & Iyanagi, T. (2007) Arch. Biochem. Biophys., 465, 254-265.
118. Haque, M. M., Panda, K., Tejero, J., Aulak, K. S., Fadlalla, M. A., Mustovich, A. T., & Stuehr, D. J. (2007) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104, 9254-9259.
119. Craig, D. H., Chapman, S. K., & Daff, S. (2002) J. Biol. Chem., 277, 33987-33994.
120. Siddhanta, U., Wu, C, Abu-Soud, H. M., Zhang, J., Ghosh, D. K., & Stuehr, D. J. (1996) J. Biol. Chem., 271, 7309-7312.
121. Siddhanta, U., Presta, A., Fan, B., Wolan, D., Rousseau, D. L., & Stuehr, D. J. (1998) J. Biol. Chem., 273, 18950-18958.
122. Sagami, I., Daff, S., & Shimizu, T. (2001) J. Biol. Chem., 276, 30036-30042.
123. Tejero, J., Hannibal, L., Musttovich, A., & Stuehr, D. J. (2010) J. Biol. Chem., 285, 27232-27240.
124. Astashkin, A. V., Bradley, O., Elmore, B. O., Fan, W., Guillemette, J. G., & Feng, C. (2010) J. Am. Chem. Soc., 132, 12059-12067.
125. Jones, R. J., Smith, S. M. E., Gao, Y. T., De May, B. S, Mann, K. J., Salerno, K. M., & Salerno, J. C. (2004) J. Biol. Chem., 279, 36876-36883.
126. Inada, M., Mekata, T., Sudhakaran, R., Okugawa, S., Kono, T., El Asely, A. M., Linh, N. T., Yoshida, T., Sakai, M., Yui, T., & Itami, T. (2010) Fish Shellfish Immunol., 28, 710-711.
127. Andreakis, N., D'Aniello, S., Albalat, R., Paolo Patti, F., Garcia-Fernàndez, J., Procaccini, G., Paolo Sordino, P., & Palumbo, A. (2011) Molecular Biology and Evolution, 28, 163-179.
128. Orengo, C. A. & Thornton, J. M. (2005) Annu. Rev. Biochem., 74, 867-900.