Site-selective x-ray spectroscopy on an asymmetric model complex of the [FeFe] hydrogenase active site

Inorganic Chemistry

Volumn 51, Issue 8, 2012, Pages 4546-4559

  Leidel, Nils ^a   Chernev, Petko ^a   Havelius, Kajsa G V ^a   Ezzaher, Salah ^b   Ott, Sascha ^b   Haumann, Michael ^a  

^a FREIE UNIVERSITÄT BERLIN   (Germany)

^b UPPSALA UNIVERSITY   (Sweden)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

HYDROGENASE; IRON; IRON HYDROGENASE; IRON SULFUR PROTEIN;

ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; ENZYME ACTIVE SITE; QUANTUM THEORY; X RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY;

CATALYTIC DOMAIN; HYDROGENASE; IRON; IRON-SULFUR PROTEINS; MODELS, MOLECULAR; QUANTUM THEORY; X-RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY;

EID: 84859799331     PISSN: 00201669     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic2024154     Document Type: Article

References (133)

1. Committee on Climate Change: The Renewable Energy Review; U.K., 2011, available at http://www.theccc.org.uk/reports/renewable-energy-review.
2. Lubitz, W.; Reijerse, E. J.; Messinger, J. Energy Environ. Sci. 2008, 1, 15-31
3. Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2009, 48, 10001-10017
4. Hammarström, L.; Winkler, J. R.; Gray, H. B.; Styring, S. Science 2011, 333, 288
5. Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1890-1898
6. Magnuson, A.; Anderlund, M.; Johansson, O.; Lindblad, P.; Lomoth, R.; Polivka, T.; Ott, S.; Stensjö, K.; Styring, S.; Sundström, V.; Hammarström, L. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1899-1909
7. Krassen, H.; Ott, S.; Heberle, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 47-57
8. Dau, H.; Haumann, M. Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 273-295
9. Dau, H.; Limberg, C.; Reier, T.; Risch, M.; Roggan, S.; Strasser, P. ChemCatChem 2010, 2, 724-761
10. McEvoy, J. P.; Brudvig, G. W. Chem. Rev. 2006, 106, 4455-4483
11. Mulder, D. W.; Shepard, E. M.; Meuser, J. E.; Joshi, N.; King, P. W.; Posewitz, M. C.; Broderick, J. B.; Peters, J. W. Structure 2011, 19, 1038-1052
12. Stripp, S. T.; Happe, T. Dalton Trans. 2009, 9960-9969
13. Fontecilla-Camps, J. C.; Volbeda, A.; Cavazza, C.; Nicolet, Y. Chem. Rev. 2007, 107, 4273-4303
14. Shima, S.; Pilak, O.; Vogt, S.; Schick, M.; Stagni, M. S.; Meyer-Klaucke, W.; Warkentin, E.; Thauer, R. K.; Ermler, U. Science 2008, 321, 572-575
15. Rauchfuss, T. B. Science 2007, 316, 553-554
16. Armstrong, F. A.; Fontecilla-Camps, J. C. Science 2008, 321, 498-499
17. Tard, C.; Pickett, C. J. Chem. Rev. 2009, 109, 2245-2274
18. Gloaguen, F.; Rauchfuss, T. B. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 100-108
19. Artero, V.; Fontecave, M. Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 1518-1535
20. Darensbourg, M. Y. Comments Inorg. Chem. 2010, 31, 144-152
21. Erdem, O. F.; Schwartz, L.; Stein, M.; Silakov, A.; Kaur-Ghumaan, S.; Huang, P.; Ott, S.; Reijerse, E. J.; Lubitz, W. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2011, 50, 1439-1443
22. Darensbourg, M. Y. Nature 2005, 433, 589-591
23. Lomoth, R.; Kaur-Ghumaan, S.; Schwartz, L.; Stein, M.; Ott, S. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2010, 49, 8033-8036
24. Tard, C.; Liu, X.; Ibrahim, S. K.; Bruschi, M.; De Gioia, L.; Davies, S. C.; Yang, X.; Wang, L. S.; Sawers, G.; Pickett, C. J. Nature 2005, 433, 610-613
25. Peters, J. W.; Lanzilotta, W. N.; Lemon, B. J.; Seefeldt, L. C. Science 1998, 282, 1853-1858
26. Nicolet, Y.; Lemon, B. J.; Fontecilla-Camps, J. C.; Peters, J. W. Trends Biochem. Sci. 2000, 25, 138-143
27. Song, L. C.; Xie, Z. J.; Liu, X. F.; Ming, J. B.; Ge, J. H.; Zhang, X. G.; Yan, T. Y.; Gao, P. Dalton Trans. 2011, 40, 837-846
28. Felton, G. A. N.; Mebi, C. A.; Petro, B. J.; Vannucci, A. K.; Evans, D. H.; Glass, R. S.; Lichtenberger, D. L. J. Organomet. Chem. 2009, 694, 2681-2699
29. Wright, J. A.; Webster, L.; Jablonskyte, A.; Woi, P. M.; Ibrahim, S. K.; Pickett, C. J. Faraday Discuss. 2011, 148, 359-371
30. Löscher, S.; Schwartz, L.; Stein, M.; Ott, S.; Haumann, M. Inorg. Chem. 2007, 46, 11094-11105
31. Singh, P. S.; Rudbeck, H. C.; Huang, P.; Ezzaher, S.; Eriksson, L.; Stein, M.; Ott, S.; Lomoth, R. Inorg. Chem. 2009, 48, 10883-10885
32. Singh, J.; Lamberti, C.; van Bokhoven, J. A. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 4754-4766
33. Pushkar, Y.; Long, X.; Glatzel, P.; Brudvig, G. W.; Dismukes, G. C.; Collins, T. J.; Yachandra, V. K.; Yano, J.; Bergmann, U. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2010, 49, 800-803
34. Messinger, J.; Robblee, J. H.; Bergmann, U.; Fernandez, C.; Glatzel, P.; Visser, H.; Cinco, R. M.; McFarlane, K. L.; Bellacchio, E.; Pizarro, S. A.; Cramer, S. P.; Sauer, K.; Klein, M. P.; Yachandra, V. K. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7804-7820
35. Bergmann, U.; Glatzel, P.; Robblee, J. H.; Messinger, J.; Fernandez, C.; Cinco, R.; Visser, H.; McFarlane, K.; Bellacchio, E.; Pizarro, S.; Sauer, K.; Yachandra, V. K.; Klein, M. P.; Cox, B. L.; Nealson, K. H.; Cramer, S. P. J. Synchrotron Radiat. 2001, 8, 199-203
36. Visser, H.; Anxolabehere-Mallart, E.; Bergmann, U.; Glatzel, P.; Robblee, J. H.; Cramer, S. P.; Girerd, J.-J.; Sauer, K.; Klein, M. P.; Yachandra, V. K. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7031-7039
37. Mijovilovich, A.; Hamman, S.; Thomas, F.; de Groot, F. M.; Weckhuysen, B. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 5600-5604
38. Haumann, M.; Liebisch, P.; Müller, C.; Barra, M.; Grabolle, M.; Dau, H. Science 2005, 310, 1019-1021
39. Strange, R. W.; Feiters, M. C. Curr. Opin. Struct. Biol. 2008, 18, 609-616
40. Glatzel, P.; Bergmann, U. Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 65-95
41. De Groot, F.; Kotani, A. Core Level Spectroscopy of Solids; Taylor & Francis and CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 2008.
42. Namatame, H.; Fujimori, A.; Takagi, H.; Uchida, S.; de Groot, F. M.; Fuggle, J. C. Phys. Rev. B: Condens. Matter 1993, 48, 16917-16925
43. Abbate, M.; Fuggle, J. C.; Fujimori, A.; Tjeng, L. H.; Chen, C. T.; Potze, R.; Sawatzky, G. A.; Eisaki, H.; Uchida, S. Phys. Rev. B: Condens. Matter 1993, 47, 16124-16130
44. Grioni, M.; van Acker, J. F.; Czyzyk, M. T.; Fuggle, J. C. Phys. Rev. B: Condens. Matter 1992, 45, 3309-3318
45. Weijs, P. J.; van Leuken, H.; de Groot, R. A.; Fuggle, J. C.; Reiter, S.; Wiech, G.; Buschow, K. H. Phys. Rev. B: Condens. Matter 1991, 44, 8195-8203
46. de Groot, F. M.; Fuggle, J. C.; Thole, B. T.; Sawatzky, G. A. Phys. Rev. B: Condens. Matter 1990, 42, 5459-5468
47. Glatzel, P.; Jacquamet, L.; Bergmann, U.; de Groot, F. M. F.; Cramer, S. P. Inorg. Chem. 2002, 41, 3121-3127
48. Yamaoka, H.; Oura, M.; Taguchi, M.; Morikawa, T.; Takahiro, K.; Terai, A.; Kawatsura, K.; Vlaicu, A. M.; Ito, Y.; Mukoyama, T. J. Phys. Soc. Jpn. 2004, 73, 3182-3191
49. Badro, J.; Struzhkin, V. V.; Shu, J. F.; Hemley, R. J.; Mao, H. K.; Kao, C. C.; Rueff, J. P.; Shen, G. Y. Phys. Rev. Lett. 1999, 83, 4101-4104
50. De Groot, F. M. F.; Fontaine, A.; Kao, C. C.; Krisch, M. J. Phys.: Condens. Matter 1994, 6, 6875-6884
51. Peng, G.; Wang, X.; Randall, C. R.; Moore, J. A.; Cramer, S. P. Appl. Phys. Lett. 1994, 65, 2527-2529
52. Peng, G.; De Groot, F. M. F.; Hamalainen, K.; Moore, J. A.; Wang, X.; Grush, M. M.; Hastings, J. B.; Siddons, D. P.; Armstrong, W. H.; Mullins, O. C.; Cramer, S. P. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 2914-2920
53. Zaharieva, I.; Chernev, P.; Risch, M.; Gerencser, L.; Berggren, G.; Shevchenko, G.; Anderlund, M.; Weng, T.-C.; Haumann, M.; Dau, H. J. Phys. Conf. Ser. 2009, 190, 012142, 012141-012146
54. Darensbourg, M. Y.; Lyon, E. J.; Smee, J. J. Coord. Chem. Rev. 2000, 206, 533-561
55. Schünemann, V.; Winkler, H. Rep. Prog. Phys. 2000, 63, 263-353
56. Razavet, M.; Davies, S. C.; Hughes, D. L.; Barclay, J. E.; Evans, D. J.; Fairhurst, S. A.; Liu, X. M.; Pickett, C. J. Dalton Trans. 2003, 586-595
57. Justice, A. K.; Rauchfuss, T. B.; Wilson, S. R. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2007, 46, 6152-6154
58. Song, L. C.; Yang, Z. Y.; Bian, H. Z.; Hu, Q. M. Organometallics 2004, 23, 3082-3084
59. Horikawa, Y.; Tokushima, T.; Harada, Y.; Takahashi, O.; Chainani, A.; Senba, Y.; Ohashi, H.; Hiraya, A.; Shin, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 8676-8679
60. Tokushima, T.; Horikawa, Y.; Harada, Y.; Takahashi, O.; Hiraya, A.; Shin, S. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 1679-1682
61. Izumi, Y.; Nagamori, H.; Kiyotaki, F.; Minato, T. J. Synchrotron Radiat. 2001, 8, 605-607
62. Buser, H. J.; Schwarzenbach, D.; Petter, W.; Ludi, A. Inorg. Chem. 1977, 16, 2704-2710
63. Smolentsev, G.; Soldatov, A. V.; Messinger, J.; Merz, K.; Weyhermüller, T.; Bergmann, U.; Pushkar, Y.; Yano, J.; Yachandra, V. K.; Glatzel, P. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13161-13167
64. Gerth, C.; Tiedtke, K.; Martins, M.; Obst, B.; Zimmermann, P.; Glatzel, P.; Verweyen, A.; Wernet, P.; Sonntag, B. J. Phys. B 1998, 31, 2539-2547
65. Cramer, S. P.; Bergmann, U.; Horne, C. R.; Collins, T. J.; Workman, J. M. Chem. Phys. Lett. 1999, 302, 119-124
66. Lee, N.; Petrenko, T.; Bergmann, U.; Neese, F.; DeBeer, S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9715-9727
67. Ezzaher, S.; Gogoll, A.; Bruhn, C.; Ott, S. Chem. Commun. 2010, 46, 5775-5777
68. Gloaguen, F.; Lawrence, J. D.; Rauchfuss, T. B.; Benard, M.; Rohmer, M. M. Inorg. Chem. 2002, 41, 6573-6582
69. Zhao, X.; Hsiao, Y. M.; Lai, C. H.; Reibenspies, J. H.; Darensbourg, M. Y. Inorg. Chem. 2002, 41, 699-708
70. Ezzaher, S.; Capon, J. F.; Gloaguen, F.; Petillon, F. Y.; Schollhammer, P.; Talarmin, J.; Pichon, R.; Kervarec, N. Inorg. Chem. 2007, 46, 3426-3428
71. Silakov, A.; Wenk, B.; Reijerse, E.; Lubitz, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 6592-6599
72. Ryde, U.; Greco, C.; De Gioia, L. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4512-4513
73. Pachter, R.; Hong, G.; Cornish, A. J.; Hegg, E. L. Biochim. Biophys. Acta 2011, 1807, 510-517
74. De Gioia, L.; Zampella, G.; Fantucci, P. Chem. Commun. 2010, 46, 8824-8826
75. Barton, B. E.; Rauchfuss, T. B. Inorg. Chem. 2008, 47, 2261-2263
76. Jousselme, B.; Tran, P. D.; Le Goff, A.; Heidkamp, J.; Guillet, N.; Palacin, S.; Dau, H.; Fontecave, M.; Artero, V. Angew. Chem., Int.. Ed. 2011, 50, 1371-1374
77. Bullock, R. M.; Helm, M. L.; Stewart, M. P.; DuBois, M. R.; DuBois, D. L. Science 2011, 333, 863-866
78. Eremenko, I. L.; Berke, H.; Vanderzeijden, A. A. H.; Kolobkov, B. I.; Novotortsev, V. M. J. Organomet. Chem. 1994, 471, 123-132
79. Schwartz, L.; Eilers, G.; Eriksson, L.; Gogoll, A.; Lomoth, R.; Ott, S. Chem. Commun. (Cambridge) 2006, 520-522
80. Wei, C. H.; Dahl, L. F. Inorg. Chem. 1965, 4, 1-&
81. Dau, H.; Liebisch, P.; Haumann, M. Anal. Bioanal. Chem. 2003, 376, 562-583
82. Löscher, S.; Zebger, I.; Andersen, L. K.; Hildebrandt, P.; Meyer-Klaucke, W.; Haumann, M. FEBS Lett. 2005, 579, 4287-4291
83. Zabinsky, S. I.; Rehr, J. J.; Ankudinov, A. L.; Albers, R. C.; Eller, M. J. Phys. Rev. B 1995, 52, 2995-3009
84. Neese, F. Orca: An ab-initio, DFT, and semiempirical electronic structure package. V.2.6.35; Theoretical chemistry group, University of Bonn: Bonn, Germany, 2008.
85. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098
86. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822
87. Kim, K.; Jordan, K. D. J. Phys. Chem. 1994, 98, 10089-10094
88. Schäfer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829-5835
89. Mulliken, R. S. J. Chem. Phys. 1955, 23, 1833-1840
90. DeBeer George, S.; Petrenko, T.; Neese, F. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 12936-12943
91. Glatzel, P.; Bergmann, U.; de Groot, F. M. F.; Cramer, S. P. Phys. Rev. B 2001, 64.
92. Hamalainen, K.; Kao, C. C.; Hastings, J. B.; Siddons, D. P.; Berman, L. E.; Stojanoff, V.; Cramer, S. P. Phys. Rev. B 1992, 46, 14274-14277
93. Tsutsumi, K.; Nakamori, H.; Ichikawa, K. Phys. Rev. B 1976, 13, 929-933
94. Sakurai, K.; Eba, H.; Numako, C.; Iihara, J. Anal. Chem. 2000, 72, 2613-2617
95. Fujimori, A.; Mamiya, K.; Mizokawa, T.; Miyadai, T.; Sekiguchi, T.; Takahashi, H.; Mori, N.; Suga, S. Phys. Rev. B 1996, 54, 16329-16332
96. Schönherr, T. Optical Spectra and Chemical Bonding in Inorganic Compounds; Springer: New York, 2004; Vols. I and II.
97. Jörgensen, C. K. Discuss. Faraday Soc. 1958, 26, 110-115
98. Ishii, T.; Tsuboi, S.; Sakane, G.; Yamashita, M.; Breedlove, B. K. Dalton Trans. 2009, 680-687
99. Lever, A. B. P. In Werner Centennial; Kauffman, G. B., Ed.; ACS Publications: Washington, USA, 1967; pp 430-451.
100. Trueba, A.; Garcia-Fernandez, P.; Garcia-Lastra, J. M.; Aramburu, J. A.; Barriuso, M. T.; Moreno, M. J. Phys. Chem. A 2011.
101. Brunold, T. C.; Fiedler, A. T. Inorg. Chem. 2005, 44, 1794-1809
102. Ellgen, P. C.; Gerlach, J. N. Inorg. Chem. 1973, 12, 2526-2532
103. Roy, L. E.; Batista, E. R.; Hay, P. J. Inorg. Chem. 2008, 47, 9228-9237
104. Gloaguen, F.; Lawrence, J. D.; Schmidt, M.; Wilson, S. R.; Rauchfuss, T. B. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 12518-12527
105. Eilers, G.; Schwartz, L.; Stein, M.; Zampella, G.; de Gioia, L.; Ott, S.; Lomoth, R. Chem.-Eur. J. 2007, 13, 7075-7084
106. DeBeer, S.; Beckwith, M. A.; Roemelt, M.; Collomb, M. N.; DuBoc, C.; Weng, T. C.; Bergmann, U.; Glatzel, P.; Neese, F. Inorg. Chem. 2011, 50, 8397-8409
107. Westre, T. E.; Kennepohl, P.; DeWitt, J. G.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6297-6314
108. Stevens, E. D.; Delucia, M. L.; Coppens, P. Inorg. Chem. 1980, 19, 813-820
109. Ankudinov, A. L.; Ravel, B.; Rehr, J. J.; Conradson, S. D. Phys. Rev. B 1998, 58, 7565-7576
110. Wang, X.; Randall, C. R.; Peng, G.; Cramer, S. P. Chem. Phys. Lett. 1995, 243, 469-473
111. George, S. D.; Petrenko, T.; Neese, F. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 12936-12943
112. Chandrasekaran, P.; Stieber, S. C. E.; Collins, T. J.; Que, L.; Neese, F.; DeBeer, S. Dalton Trans. 2011, 40, 11070-11079
113. Pauling, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1976, 73, 4290-4293
114. Bauer, M.; Gastl, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 5575-5584
115. de Groot, F. M.; Glatzel, P.; Bergmann, U.; van Aken, P. A.; Barrea, R. A.; Klemme, S.; Havecker, M.; Knop-Gericke, A.; Heijboer, W. M.; Weckhuysen, B. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 20751-20762
116. Czech, I.; Stripp, S.; Sanganas, O.; Leidel, N.; Happe, T.; Haumann, M. FEBS Lett. 2011, 585, 225-230
117. Stripp, S.; Sanganas, O.; Happe, T.; Haumann, M. Biochemistry 2009, 48, 5042-5049
118. Prestipino, C.; Capello, L.; D' Acapito, F.; Lamberti, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2005, 7, 1743-1746
119. Wittayakun, J.; Khabuanchalad, S.; Lobo-Lapidus, R. J.; Stoll, S.; Britt, R. D.; Gates, B. C. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 17212-17221
120. Havelius, K. G.; Reschke, S.; Horn, S.; Doring, A.; Niks, D.; Hille, R.; Schulzke, C.; Leimkühler, S.; Haumann, M. Inorg. Chem. 2011, 50, 741-748
121. Si, G.; Wang, W. G.; Wang, H. Y.; Tung, C. H.; Wu, L. Z. Inorg. Chem. 2008, 47, 8101-8111
122. Fiddy, J. M.; Hall, I.; Grandjean, F.; Long, G. J.; Russo, U. J. Phys.: Condens. Matter 1990, 2, 10091-10107
123. Stripp, S. T.; Goldet, G.; Brandmayr, C.; Sanganas, O.; Vincent, K. A.; Haumann, M.; Armstrong, F. A.; Happe, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 17331-17336
124. Nicolet, Y.; de Lacey, A. L.; Vernede, X.; Fernandez, V. M.; Hatchikian, E. C.; Fontecilla-Camps, J. C. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1596-1601
125. Lubitz, W.; Reijerse, E.; van Gastel, M. Chem. Rev. 2007, 107, 4331-4365
126. Silakov, A.; Kamp, C.; Reijerse, E.; Happe, T.; Lubitz, W. Biochemistry 2009, 48, 7780-7786
127. Cotton, F. A.; Troup, J. M. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1974, 800-802
128. Bryan, R. F.; Greene, P. T. J. Chem. Soc. 1970, 3064-&
129. Oftedal, I. Z. Phys. Chem. 1928, 138, 291-299
130. Leipoldt, J. G.; Coppens, P. Inorg. Chem. 1973, 12, 2269-2274
131. Kuchar, J.; Cernak, J.; Massa, W. Acta Crystallogr., C 2004, 60, M418-M420
132. Boeyens, J. C. A.; Forbes, A. G. S.; Hancock, R. D.; Wieghardt, K. Inorg. Chem. 1985, 24, 2926-2931
133. Beattie, J. K.; Moore, C. J. Inorg. Chem. 1982, 21, 1292-1295