Mechanisms of nickel toxicity in microorganisms

Metallomics

Volumn 3, Issue 11, 2011, Pages 1153-1162

  MacOmber, Lee ^a   Hausinger, Robert P ^a,b  

^a Michigan State University ^*  (United States)

^b Michigan State University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATALYTIC RESIDUE; CATALYTIC SITES; DEFENSE SYSTEM; ELEVATED CONCENTRATIONS; ESSENTIAL METALS; IN-VITRO; IN-VIVO; INDUSTRIAL POLLUTION; METALLO-PROTEINS; SERPENTINE SOILS;

ENZYMES; MICROORGANISMS; PHYSIOLOGY; PROTEINS; SERPENTINE; SOIL POLLUTION; TOXICITY;

NICKEL;

IRON; METALLOPROTEIN; NICKEL; ZINC;

CATALYSIS; EFFUSION; HOMEOSTASIS; HUMAN; IN VITRO STUDY; IN VIVO STUDY; METAL BINDING; MICROORGANISM; NONHUMAN; OXIDATIVE STRESS; PRIORITY JOURNAL; REVIEW; TOXICITY;

BACTERIA; DRUG RESISTANCE, MICROBIAL; HOMEOSTASIS; HUMANS; METALLOPROTEINS; METALS, HEAVY; NICKEL; OXIDATIVE STRESS; POISONING; PROTEIN CONFORMATION; SOIL MICROBIOLOGY; YEASTS;

EUKARYOTA;

EID: 80455163148     PISSN: 17565901     EISSN: 1756591X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c1mt00063b     Document Type: Review

References (172)

1. J. O. Nriagu, Nickel in the Environment, John Wiley & Sons, New York, NY, 1980
2. M. I. Ansari A. Malik Environ. Monit. Assess. 2010 167 151 163
3. T. M. Nieminen, L. Ukonmaanaho, N. Rausch and W. Shotyk, in Metal Ions in Life Sciences, ed., A. Sigel, H. Sigel, and, R. K. O. Sigel, John Wiley & Sons, Ltd., New York, NY, 2007, vol. 2, pp. 1-30
4. E. Denkhaus K. Salnikow Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2002 42 35 56
5. K. S. Kasprzak F. W. Sunderman Jr. K. Salnikow Mutat. Res., Fundam. Mol. Mech. Mutagen. 2003 533 67 97
6. K. K. Das S. N. Das S. A. Dhundasi Indian J. Med. Res. 2008 128 412 425
7. K. S. Kasprzak and K. Salnikow, in Metal Ions in Life Sciences, ed., A. Sigel, H. Sigel, and, R. K. O. Sigel, John Wiley & Sons, Ltd., New York, NY, 2007, vol. 2, pp. 619-660
8. M. Yusuf Q. Fariduddin S. Hayat A. Ahmad Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2011 86 1 17
9. H. Babich G. Stotzky Adv. Appl. Microbiol. 1983 29 195 265
10. A. Rodrigue G. Effantin M. A. Mandrand-Berthelot J. Bacteriol. 2005 187 2912 2916
11. D. G. Barceloux Clin. Toxicol. 1999 37 239 258
12. S. B. Mulrooney R. P. Hausinger FEMS Microbiol. Rev. 2003 27 239 261
13. Y. Li D. B. Zamble Chem. Rev. 2009 109 4617 4643
14. S. W. Ragsdale J. Biol. Chem. 2010 284 18571 18575
15. H. Kaluarachchi K. C. C. Chung D. B. Zamble Nat. Prod. Rep. 2010 27 681 694
16. H. Guldan R. Sterner P. Babinger Biochemistry 2008 47 7376 7384
17. H. Merkens R. Kappl R. P. Jakob F. X. Schmid S. Fetzner Biochemistry 2008 47 12185 12196
18. N. S. Dosanjh S. L. J. Michel Curr. Opin. Chem. Biol. 2006 10 123 130
19. J. S. Iwig P. T. Chivers Nat. Prod. Rep. 2010 27 658 667
20. A. Dannielli V. Scarlato FEMS Microbiol. Rev. 2010 34 738 752
21. H. Reyes-Caballero G. C. Campanello D. P. Giedroc Biophys. Chem. 2011 156 103 114
22. C. Blériot G. Effantin F. Lagarde M. A. Mandrand-Berthelot A. Rodrique J. Bacteriol. 2011 193 3785 3793
23. L. A. Finney T. V. O'Halloran Science 2003 300 931 936
24. C. E. Outten T. V. O'Halloran Science 2001 292 2488 2492
25. K. De Pina V. Desjardin M. A. Mandrand-Berthelot G. Giordano L. F. Wu J. Bacteriol. 1999 181 670 674
26. P. T. Chivers R. T. Sauer Protein Sci. 1999 8 2494 2500
27. E. R. Schreiter M. D. Sintchak Y. Guo P. T. Chivers R. T. Sauer C. L. Drennan Nat. Struct. Biol. 2003 10 794 799
28. S. C. Wang A. V. Dias D. B. Zamble Dalton Trans. 2009 2459 2466
29. P. T. Chivers R. T. Sauer J. Biol. Chem. 2000 275 19735 19741
30. A. L. West F. St. John P. E. M. Lopes A. D. MacKerell Jr. E. Pozharski S. L. J. Michel J. Am. Chem. Soc. 2010 132 14447 14456
31. E. L. Benanti P. T. Chivers J. Biol. Chem. 2007 282 20365 20375
32. N. S. Dosanjh N. A. Hammerbacher S. L. J. Michel Biochemistry 2007 46 2520 2529
33. C. Muller C. Bahlawane S. Aubert C. M. Delay K. Schauer I. Michaud-Soret H. De Reuse Nucleic Acids Res. 2011 10.1093/nar/gkr460
34. J. S. Iwig J. L. Rowe P. T. Chivers Mol. Microbiol. 2006 62 252 262
35. D. R. Campbell K. E. Chapman K. J. Waldron S. Tottey S. Kendall G. Cavallaro C. Andreini J. Hinds N. G. Stoker N. J. Robinson J. S. Cavet J. Biol. Chem. 2007 282 32298 32310
36. J. S. Cavet W. Meng M. A. Pennella R. J. Appelhoff D. P. Giedroc N. J. Robinson J. Biol. Chem. 2002 277 38441 38448
37. Y. Zhang D. A. Rodionov M. S. Gelfand V. N. Gladyshev BMC Genomics 2009 10 78
38. T. Eitinger M. A. Mandrand-Berthelot Arch. Microbiol. 2000 173 1 9
39. T. Eitinger J. Suhr L. Moore J. A. C. Smith BioMetals 2005 18 399 405
40. C. Navarro L. F. Wu M. A. Mandrand-Berthelot Mol. Microbiol. 1993 9 1181 1191
41. M. V. Cherrier C. Cavazza C. Bochot D. Lemaire J. C. Fontecilla-Camps Biochemistry 2008 47 9937 9943
42. V. Jubier-Maurin A. Rodrigue S. Ouahrani-Bettache M. Layssac M. A. Mandrand-Berthelot S. Köhler J. P. Liautard J. Bacteriol. 2001 183 426 434
43. K. S. Park T. Iida Y. Yamaichi T. Oyagi K. Yamamoto T. Honda Infect. Immun. 2000 68 5742 5748
44. C. S. Beckwith D. J. McGee H. L. T. Mobley L. K. Riley Infect. Immun. 2001 69 5914 5920
45. F. Sebbane M. A. Mandrand-Berthelot M. Simonet J. Bacteriol. 2002 184 5706 5713
46. A. Hiron B. Posteraro M. Carrière L. Remy C. Delporte M. La Sorda M. Sanguinetti V. Juillard E. Borezée-Durant Mol. Microbiol. 2010 77 1246 1260
47. L. F. Wu M. A. Mandrand-Berthelot R. Waugh C. J. Edmonds S. E. Holt D. H. Boxer Mol. Microbiol. 1989 3 1709 1718
48. G. Eberz T. Eitinger B. Friedrich J. Bacteriol. 1989 171 1340 1345
49. T. Eitinger B. Friedrich J. Biol. Chem. 1991 266 3222 3227
50. L. Wolfram B. Friedrich T. Eitinger J. Bacteriol. 1995 177 1840 1843
51. T. Eitinger B. Friedrich Mol. Microbiol. 1994 12 1025 1032
52. H. Komeda M. Kobayashi S. Shimizu Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1997 94 36 41
53. O. Degen M. Kobayashi S. Shimizu T. Eitinger Arch. Microbiol. 1999 171 139 145
54. C. Fu S. Javedan F. Moshiri R. J. Maier Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1994 91 5099 5103
55. H. L. T. Mobley R. M. Garner P. Bauerfeind Mol. Microbiol. 1995 16 97 109
56. S. T. Cole R. Brosch J. Parkhill T. Garnier C. Churcher D. Harris S. V. Gordon K. Eiglmeier S. Gas C. E. Barry, 3rd F. Tekaia K. Badcock D. Basham D. Brown T. Chillingworth R. Connor R. Davies K. Devlin T. Feltwell S. Gentles N. Hamlin S. Holroyd T. Hornsby K. Jagels A. Krogh J. McLean S. Moule L. Murphy K. Oliver J. Osborne M. A. Quail M. A. Rajandream J. Rogers S. Rutter K. Seeger J. Skelton R. Squares S. Squares J. E. Sulston K. Taylor S. Whitehead B. G. Barrell Nature 1998 393 537 544
57. T. Eitinger O. Degen U. Böhnke M. Müller J. Biol. Chem. 2000 275 18029 18033
58. D. Niegowski S. Eshaghi Cell. Mol. Life Sci. 2007 64 2564 2574
59. K. Schauer B. Gouget M. Carrière A. Labigne H. de Reuse Mol. Microbiol. 2007 63 1054 1068
60. G. S. Davis E. L. Flannery H. L. T. Mobley Infect. Immun. 2006 74 6811 6820
61. D. A. Rodionov P. Hebbeln M. S. Gelfand T. Eitinger J. Bacteriol. 2006 188 317 327
62. K. Schauer D. A. Rodionov H. de Reuse Trends Biochem. Sci. 2008 33 330 338
63. D. H. Nies FEMS Microbiol. Rev. 2003 27 313 339
64. T. Schmidt H. G. Schlegel FEMS Microbiol. Lett. 1989 62 315 328
65. L. Diels S. Van Roy S. Taghavi R. Van Houdt Antonie van Leeuwenhoek 2009 96 247 258
66. F. N. Stähler S. Odenbreit R. Haas J. Wilrich A. H. Van Vliet J. G. Kusters M. Kist S. Bereswill Infect. Immun. 2006 74 3845 3852
67. H. Liesegang K. Lemke R. A. Siddiqui H. G. Schlegel J. Bacteriol. 1993 175 767 778
68. T. Schmidt H. G. Schlegel J. Bacteriol. 1994 176 7045 7054
69. C. J. Haney G. Grass S. Frake C. Rensing J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2005 32 215 226
70. G. Grass B. Fan B. P. Rosen K. Lemke H. G. Schlegel C. Rensing J. Bacteriol. 2001 183 2803 2807
71. J. E. Park H. G. Schlegel H. G. Rhie H. S. Lee Int. Microbiol. 2004 7 27 34
72. D. Munkelt G. Grass D. H. Nies J. Bacteriol. 2004 186 8036 8043
73. W. W. Tso J. Adler J. Bacteriol. 1974 118 560 576
74. D. Borrok M. J. Borrok J. B. Fein L. L. Kiessling Environ. Sci. Technol. 2005 39 5227 5233
75. D. L. Englert C. A. Adase A. Jayaraman M. D. Manson J. Bacteriol. 2010 192 2633 2637
76. M. Joho M. Inouhe H. Tohoyama T. Murayama FEMS Microbiol. Lett. 1990 66 333 338
77. M. Joho Y. Ishikawa M. Kunikane M. Inouhe H. Tohoyama T. Murayama Microbios. 1992 71 149 159
78. D. A. Pearce F. Sherman J. Bacteriol. 1999 181 4774 4779
79. R. Ruotolo G. Marchini S. Ottonello GenomeBiology 2008 9 R67
80. A. Arita X. Zhou T. P. Ellen X. Liu J. Bai J. P. Rooney A. Kurtz C. B. Klein W. Dai T. J. Begley M. Costa BMC Genomics 2009 10 524
81. D. Fortin G. Southam T. J. Beveridge FEMS Microbiol. Ecol. 1994 14 121 132
82. V. N. Tripathi S. Srivastava Can. J. Microbiol. 2006 52 287 292
83. P. Sar S. K. Kazy S. P. Singh Lett. Appl. Microbiol. 2001 32 257 261
84. O. A. Zadvornyy M. Allen S. K. Brumfield Z. Varpness E. S. Boyd N. A. Zorin L. Serebriakova T. Douglas J. W. Peters Environ. Sci. Technol. 2010 44 834 840
85. H. Chen M. Costa BioMetals 2009 22 191 196
86. H. Chen N. C. Giri R. Zhang K. Yamane Y. Zhang M. Maroney M. Costa J. Biol. Chem. 2010 285 7374 7383
87. R. Sekirnik N. R. Rose J. Mecinović C. J. Schofield Metallomics 2010 2 397 399
88. Z. Cheng Y. Y. C. Wei W. W. L. Sung B. R. Glick B. J. McConkey Proteome Sci. 2009 7 18
89. J. Kuchar R. P. Hausinger Chem. Rev. 2004 104 509 526
90. D. Koch D. H. Nies G. Grass BioMetals 2007 20 759 771
91. J. P. McHugh F. Rodriguez-Quiñones H. Abdul-Tehrani D. A. Svistunenko R. K. Poole C. E. Cooper S. C. Andrews J. Biol. Chem. 2003 278 29478 29486
92. S. Wang Y. Wu F. W. Outten J. Bacteriol. 2011 193 563 574
93. R. P. Hausinger Crit. Rev. Biochem. Mol. Biol. 2004 39 21 68
94. V. Purpero G. R. Moran J. Biol. Inorg. Chem. 2007 12 587 601
95. N. R. Rose M. A. McDonough O. N. F. King A. Kawamura C. J. Schofield Chem. Soc. Rev. 2011 40 4364 4397
96. E. Kalliri P. K. Grzyska R. P. Hausinger Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005 338 191 197
97. L. Bankel G. Lindstedt S. Lindstedt J. Biol. Chem. 1972 247 6128 6134
98. M. Costa T. L. Davidson H. Chen Q. Ke P. Zhang Y. Yan C. Huang T. Kluz Mutat. Res., Fundam. Mol. Mech. Mutagen. 2005 592 79 88
99. Y. P. Chen M. J. Dilworth A. R. Glenn Arch. Microbiol. 1984 138 187 190
100. Y. P. Chen A. R. Glenn M. J. Dilworth Arch. Microbiol. 1985 141 225 228
101. D. E. Sheppard J. T. Penrod T. Bobik E. Kofoid J. R. Roth J. Bacteriol. 2004 186 7635 7644
102. N. R. Buan J. C. Escalante-Semerena J. Biol. Chem. 2006 281 16971 16977
103. N. R. Buan S. J. Suh J. C. Escalante-Semerena J. Bacteriol. 2004 186 5708 5714
104. E. Kofoid C. Rappleye I. Stojiljkovic J. Roth J. Bacteriol. 1999 181 5317 5329
105. J. L. Seffernick H. McTavish J. P. Osborne M. L. de Souza M. J. Sadowsky L. P. Wackett Biochemistry 2002 41 14430 14437
106. G. Niemirowicz F. Parussini F. Agüero J. J. Cazzulo Biochem. J. 2007 401 399 410
107. J. Arima M. Iwabuchi T. Hatanaka Biochem. Biophys. Res. Commun. 2004 317 531 538
108. W. T. Lowther B. W. Matthews Chem. Rev. 2002 102 4581 4608
109. B. Chevrier H. D'Orchymont C. Schalk C. Tarnus D. Moras Eur. J. Biochem. 1996 237 393 398
110. M. Simitsopoulou A. Vafopoulou T. Choli-Papadopoulou E. Alichanidis Appl. Environ. Microbiol. 1997 63 4872 4876
111. J. M. Dolence L. E. Steward E. K. Dolence D. H. Wong C. D. Poulter Biochemistry 2000 39 4096 4104
112. K. Sato A. Okubo S. Yamazaki J. Biochem. 1998 124 51 54
113. L. Debussche M. Couder D. Thibaut B. Cameron J. Crouzet F. Blanche J. Bacteriol. 1992 174 7445 7451
114. E. T. Snow L. S. Xu P. L. Kinney Chem.-Biol. Interact. 1993 88 155 173
115. T. Nakai T. Hasegawa E. Yamashita M. Yamamoto T. Kumasaka T. Ueki H. Nanba Y. Ikenaka S. Takahashi M. Sato T. Tsukihara Structure 2000 8 729 737
116. W. C. Wang W. H. Hsu F. T. Chien C. Y. Chen J. Mol. Biol. 2001 306 251 261
117. A. Louwrier C. J. Knowles Enzyme Microb. Technol. 1996 19 562 571
118. A. J. Barrett N. D. Rawlings Biol. Chem. 2001 382 727 733
119. P. M. Cummins B. O'Connor Int. J. Biochem. Cell Biol. 1996 28 883 893
120. M. Schaeffer A. de Miranda J. C. Mottram G. H. Coombs Mol. Biochem. Parasitol. 2006 150 318 329
121. T. Barkay S. M. Miller A. O. Summers FEMS Microbiol. Rev. 2003 27 355 384
122. S. Ghosh P. C. Sadhukhan J. Chaudhuri D. K. Ghosh A. Mandal J. Appl. Microbiol. 1999 86 7 12
123. J. Hurwitz M. Gold M. Anders J. Biol. Chem. 1964 239 3474 3482
124. J. Urbonaviius G. Jäger G. R. Björk Nucleic Acids Res. 2007 35 3297 3305
125. Y. Liu D. V. Santi Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2000 97 8263 8265
126. S. Sommaruga L. De Gioia P. Tortora A. Polissi Biochem. Biophys. Res. Commun. 2009 388 222 227
127. T. C. Meredith R. W. Woodard J. Biol. Chem. 2003 278 32771 32777
128. G. P. A. Bongaerts J. Uitzetter R. Brouns G. D. Vogels Biochim. Biophys. Acta 1978 527 348 358
129. R. D. Imhoff N. P. Power M. J. Borrok P. A. Tipton Biochemistry 2003 42 4094 4100
130. L. Gabison M. Chiadmi M. El Hajji B. Castro N. Colloc'h T. Prangé Acta Crystallogr., Sect. D: Biol. Crystallogr. 2010 66 714 724
131. J. A. Imlay Annu. Rev. Microbiol. 2003 57 395 418
132. J. A. Imlay Annu. Rev. Biochem. 2008 77 755 776
133. M. Valko H. Morris M. T. Cronin Curr. Med. Chem. 2005 12 1161 1208
134. C.-C. Cheng S. E. Rokita C. J. Burrows Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1993 32 277 278
135. S. Kawanishi S. Inoue K. Yamamoto Carcinogenesis 1989 10 2231 2235
136. D. R. Lloyd D. H. Phillips Mutat. Res., Fundam. Mol. Mech. Mutagen. 1999 424 23 36
137. K. S. Kasprzak L. Hernandez Cancer Res. 1989 49 5964 5968
138. P. Kaczmarek W. Szczepanik M. Jeźowska-Bojczuk Dalton Trans. 2005 3653 3657
139. X. Shi Y. Mao N. Ahmed H. Jiang J. Inorg. Biochem. 1995 57 91 102
140. M. C. Kelly G. Whitaker B. White M. R. Smyth Free Radical Biol. Med. 2007 42 1680 1689
141. J. J. Butzow G. L. Eichhorn Biopolymers 1965 3 95 107
142. W. Bal R. Liang J. Lukszo S. H. Lee M. Dizdaroqlu K. S. Kasprzak Chem. Res. Toxicol. 2000 13 616 624
143. G. Gill A. A. Richter-Rusli M. Ghosh C. J. Burrows S. E. Rokita Chem. Res. Toxicol. 1997 10 302 309
144. X. Shi N. S. Dalal K. S. Kasprzak J. Inorg. Biochem. 1993 15 211 225
145. M. G. Repetto N. F. Ferrarotti A. Boveris Arch. Toxicol. 2010 84 255 262
146. N. Cotelle E. Trémolières J. L. Bernier J. P. Catteau J. P. Hénichart J. Inorg. Biochem. 1992 46 7 15
147. J. Torreilles M. C. Guérin FEBS Lett. 1990 272 58 60
148. S. Joshi M. M. Husain R. Chandra S. K. Hasan R. C. Srivastava Hum. Exp. Toxicol. 2005 24 13 17
149. H. Sigel K. Wyss P. Waldmeier R. Griesser J. Coord. Chem. 1974 3 235 247
150. X. Shi N. S. Dalal K. S. Kasprzak Arch. Biochem. Biophys. 1992 299 154 162
151. J. D. Van Nostrand J. M. Arthur L. E. Kilpatrick B. A. Neely P. M. Bertsch P. J. Morris Microbiology 2008 154 3813 3824
152. C. Geslin J. Llanos D. Prieur C. Jeanthon Res. Microbiol. 2001 152 901 905
153. W. B. Healy S. C. Cheng W. D. McElvoy Arch. Biochem. Biophys. 1955 54 206 214
154. V. K. Randhawa F. Zhou X. Jin C. Nalewajko D. J. Kushner Can. J. Microbiol. 2001 47 987 993
155. I. Singh Mutat. Res., Genet. Toxicol. 1984 137 47 49
156. N. W. Biggart M. Costa Mutat. Res. Lett. 1986 175 209 215
157. G. Brandi G. F. Schiavano A. Albano F. Cattabeni O. Cantoni Mutat. Res. Lett. 1990 245 201 204
158. P. Pikálek J. Necásek Folia Microbiol. 1983 28 17 21
159. A. Hartwig D. Beyersmann Mutat. Res. 1989 217 65 73
160. J. S. Dubins J. M. LaVelle Mutat. Res., Fundam. Mol. Mech. Mutagen. 1986 162 187 199
161. K. Woźniak J. Błasiak Cell Mol. Biol. Lett. 2004 9 83 94
162. D. W. Porter H. Yakushiji Y. Nakabeppu M. Sekiguchi M. J. Fivash Jr. K. S. Kasprzak Carcinogenesis 1997 18 1785 1791
163. E. Niki Y. Yoshida Y. Saito N. Noguchi Biochem. Biophys. Res. Commun. 2005 338 668 676
164. K. Paraszkiewicz P. Bernat M. Nałiwajski J. Długoń ski Arch. Microbiol. 2010 192 135 141
165. B. H. Bielski R. L. Arudi M. W. Sutherland J. Biol. Chem. 1983 258 4759 4761
166. L. F. Wu C. Navarro K. de Pina M. Quénard M. A. Mandrand Environ. Health Perspect. 1994 102 Suppl 3 297 300
167. G. Zayed J. Winter Appl. Microbiol. Biotechnol. 2000 53 726 731
168. J. Bartacek F. G. Fermoso A. B. Catena P. N. L. Lens J. Hazard. Mater. 2010 180 289 296
169. L. Macomber J. A. Imlay Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 8344 8349
170. W. F. Beyer Jr. I. Fridovich J. Biol. Chem. 1991 266 303 308
171. M. M. Whittaker J. W. Whittaker Biochemistry 1997 36 8923 8931
172. J. R. O'Brien D. J. Schuller V. S. Yang B. D. Dillard W. N. Lanzilotta Biochemistry 2003 42 5547 5554