The effects of protein environment and dispersion on the formation of ferric-superoxide species in myo-inositol oxygenase (MIOX): A combined ONIOM(DFT:MM) and energy decomposition analysis

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 115, Issue 38, 2011, Pages 11278-11285

  Hirao, Hajime ^a  

^a Nanyang Technological University   (Singapore)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ALCOHOLS; AMINO ACIDS; BINDING ENERGY; CATALYSIS; ELECTROSTATICS; HYDROGEN; IRON COMPOUNDS; OXYGEN; POLARIZATION; PROTEINS; REACTION INTERMEDIATES; SUGARS; VAN DER WAALS FORCES;

ACTIVE SITE; AMINO ACID RESIDUES; B3LYP METHOD; BINDING PROCESS; CATALYTIC REACTIONS; DISPERSION EFFECT; ENERGY DECOMPOSITION ANALYSIS; ENTROPY EFFECTS; HYDROGEN ATOMS; INTERACTION ENERGIES; INTRA-CLUSTER; MIXED VALENCE; MYO-INOSITOL; MYO-INOSITOL OXYGENASE; NONHEME; POLARIZATION EFFECT; REACTIVE SPECIES; STABILIZING EFFECTS; VAN DER WAALS;

DISPERSIONS;

EID: 80053094606     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp2057173     Document Type: Article

References (64)

1. Warshel, A.; Sharma, P. K.; Kato, M.; Xiang, Y.; Liu, H.; Olsson, M. H. M. Chem. Rev. 2006, 106, 3210-3235
2. Senn, H. M.; Thiel, W. Curr. Opin. Chem. Biol. 2007, 11, 182-187
3. Shaik, S.; Cohen, S.; Wang, Y.; Chen, H.; Kumar, D.; Thiel, W. Chem. Rev. 2010, 110, 949-1017
4. Acevedo, O.; Jorgensen, W. L. Acc. Chem. Res. 2010, 43, 142-151
5. Ranaghan, K. E.; Mulholland, A. J. Int. Rev. Phys. Chem. 2010, 29, 65-133
6. Riccardi, D.; Yang, S.; Cui, Q. Biochim. Biophys. Acta 2010, 1804, 342-351
7. Costas, M.; Mehn, M. P.; Jensen, M. P.; Que, L., Jr. Chem. Rev. 2004, 104, 939-986
8. Que, L., Jr.; Tolman, W. B. Nature 2008, 455, 333-340
9. Mukherjee, A.; Cranswick, M. A.; Chakrabarti, M.; Paine, T. K.; Fujisawa, K.; Munck, E.; Que, L., Jr. Inorg. Chem. 2010, 49, 3618-3628
10. Nam, W. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 522-531
11. Ogo, S. Dalton Trans. 2010, 39, 2963-2963 and articles in that issue
12. Chaudhuri, P.; Wieghardt, K.; Weyhermüller, T.; Paine, T. K.; Mukherjee, S.; Mukherjee, C. Biol. Chem. 2005, 386, 1023-1033
13. Deuss, P. J.; den Heeten, R.; Laan, W.; Kamer, P. C. J. Chem.-Eur. J. 2011, 17, 4680-4698
14. Friesner, R. A.; Guallar, V. Annu. Rev. Phys. Chem. 2005, 56, 389-427
15. Senn, H. M.; Thiel, W. Top. Curr. Chem. 2007, 268, 173-290
16. Senn, H. M.; Thiel, W. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 1198-1229
17. Hu, H.; Yang, W. J. Mol. Struct.: THEOCHEM 2009, 898, 17-30
18. Zhang, R.; Lev, B.; Cuervo, J. E.; Noskov, S. Y.; Salahub, D. R. Adv. Quantum Chem. 2010, 59, 353-400
19. Maseras, F.; Morokuma, K. J. Comput. Chem. 1995, 16, 1170-1179
20. Svensson, M.; Humbel, S.; Froese, R. D. J.; Matsubara, T.; Sieber, S.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. 1996, 100, 19357-19363
21. Vreven, T.; Morokuma, K.; Farkas, Ö.; Schlegel, H. B.; Frisch, M. J. J. Comput. Chem. 2003, 24, 760-769
22. Vreven, T.; Byun, K. S.; Komáromi, I.; Dapprich, S.; Montgomery, J. A., Jr.; Morokuma, K.; Frisch, M. J. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 815-826
23. Xing, G.; Hoffart, L. M.; Diao, Y.; Prabhu, K. S.; Arner, R. J.; Reddy, C. C.; Krebs, C.; Bollinger, J. M., Jr. Biochemistry 2006, 45, 5393-5401
24. Xing, G.; Barr, E. W.; Diao, Y.; Hoffart, L. M.; Prabhu, K. S.; Arner, R. J.; Reddy, C. C.; Krebs, C.; Bollinger, J. M., Jr. Biochemistry 2006, 45, 5402-5412
25. Xing, G.; Diao, Y.; Hoffart, L. M.; Barr, E. W.; Prabhu, K. S.; Arner, R. J.; Reddy, C. C.; Krebs, C.; Bollinger, J. M., Jr. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 6130-6135
26. Bollinger, J. M., Jr.; Diao, Y.; Matthews, M. L.; Xing, G.; Krebs, C. Dalton Trans. 2009, No. 6, 905-914
27. Brown, P. M.; Caradoc-Davies, T. T.; Dickson, J. M. J.; Cooper, G. J. S.; Loomes, K. M.; Baker, E. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 15032-15037
28. Thorsell, A. G.; Persson, C.; Voevodskaya, N.; Busam, R. D.; Hammarström, M.; Gräslund, S.; Gräslund, A.; Hallberg, B. M. J. Biol. Chem. 2008, 283, 15209-15216
29. Bollinger., J. M., Jr.; Krebs, C. Curr. Opin. Chem. Biol. 2007, 11, 151-158
30. van der Donk, W. A.; Krebs, C.; Bollinger, J. M., Jr. Curr. Opin. Struct. Biol. 2010, 20, 673-683
31. Kovaleva, E. G.; Lipscomb, J. D. Nat. Chem. Biol. 2008, 4, 186-193
32. Hirao, H.; Morokuma, K. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17206-17214
33. Bassan, A.; Blomberg, M. R. A.; Siegbahn, P. E. M. Chem.-Eur. J. 2003, 9, 106-115
34. Schenk, G.; Pau, M. Y. M.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 505-515
35. Davis, M. I.; Wasinger, E. C.; Decker, A.; Pau, M. Y. M.; Vaillancourt, F. H.; Bolin, J. T.; Eltis, L. D.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11214-11227
36. Brown, C. D.; Neidig, M. L.; Neibergall, M. B.; Lipscomb, J. D.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7427-7438
37. Wirstam, M.; Lippard, S. J.; Friesner, R. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 3980-3987
38. Hoffman, M.; Khavrutskii, I. V.; Musaev, D. G.; Morokuma, K. Int. J. Quantum Chem. 2004, 99, 972-980
39. Nemukhin, A. V.; Grigorenko, B. L.; Topol., I. A.; Burt, S. K. Int. J. Quantum Chem. 2006, 106, 2184-2190
40. Lundberg, M.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 9380-9389
41. Kitaura, K.; Morokuma, K. Int. J. Quantum Chem. 1976, 10, 325-340
42. Curutchet, C.; Bofill, J. M.; Hernández, B.; Orozco, M.; Luque, F. J. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1263-1275
43. Mo, Y.; Gao, J. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 2976-2980
44. Hayashi, S.; Ohmine, I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10678-10691
45. Ishida, T. J. Chem. Phys. 2008, 129, 125105/1-125105/14
46. Fedorov, D. G.; Kitaura, K. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 6904-6914
47. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787-1799
48. Neese, F.; Liakos, D. G.; Ye, S. J. Biol. Inorg. Chem. 2011, 16, 821-829
49. Hirao, H.; Morokuma, K. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 901-906
50. Siegbahn, P. E. M.; Blomberg, M. R. A.; Chen, S. L. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 2040-2044
51. Lonsdale, R.; Harvey, J. N.; Mulholland, A. J. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 3232-3237
52. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K.; Burant, J. C. Gaussian 09, revision B.01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2010.
53. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
54. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785-789
55. Vosko, S. H.; Wilk, L.; Nusair, M. Can. J. Phys. 1980, 58, 1200-1211
56. Dolg, M.; Wedig, U.; Stoll, H.; Preuss, H. J. Chem. Phys. 1987, 86, 866-872
57. Hehre, W.; Radom, L.; Schleyer, P. v. R.; Pople, J. Ab Initio Molecular Orbital Theory; John Wiley & Sons: New York, 1986.
58. Cornell, W. D.; Cieplak, P.; Bayly, C. I.; Gould, I. R.; Merz, K. M., Jr.; Ferguson, D. M.; Spellmeyer, D. C.; Fox, T.; Caldwell, J. W.; Kollman, P. A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 5179-5197
59. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926-935
60. Singh, U. C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1984, 5, 129-145
61. Besler, B. H.; Merz, K. M.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1990, 11, 431-439
62. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14, 33-38
63. Reiher, M.; Salomon, O.; Hess, B. A. Theor. Chem. Acc. 2001, 107, 48-55
64. Siegbahn, P. E. M. J. Biol. Inorg. Chem. 2006, 11, 695-701