Why nature chose Mn for the water oxidase in Photosystem II

Dalton Transactions

Volumn 41, Issue 24, 2012, Pages 7179-7189

  Pace, Ron J ^a   Stranger, Rob ^a   Petrie, Simon ^a  

^a AUSTRALIAN NATIONAL UNIVERSITY   (Australia)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ARTIFICIAL PHOTOSYNTHESIS; CATALYTIC CYCLES; ELECTROLYTIC GENERATION; ENERGETIC REACTIONS; ENZYME FUNCTIONS; HIGH RESOLUTION CRYSTAL STRUCTURE; MN CLUSTERS; MN OXIDATION; MODEL COMPOUND; PHOTOSYSTEM II; PHOTOSYSTEMS; REDOX CHEMISTRY; REDOX POTENTIALS; STRINGENT REQUIREMENT; THERMODYNAMIC CONSTRAINTS; TOTAL OXIDATION; WATER BINDING; WATER MOLECULE;

CALCIUM; CATALYTIC OXIDATION; HYDROGEN FUELS; MANGANESE; MANGANESE COMPOUNDS; REDOX REACTIONS;

MANGANESE REMOVAL (WATER TREATMENT);

MANGANESE; WATER;

ANIMAL; CHEMISTRY; METABOLISM; OXIDATION REDUCTION REACTION; PHOTOSYSTEM II; REVIEW;

ANIMALS; MANGANESE; OXIDATION-REDUCTION; PHOTOSYSTEM II PROTEIN COMPLEX; WATER;

EID: 84862188888     PISSN: 14779226     EISSN: 14779234     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c2dt30185g     Document Type: Review

References (68)

1. M. M. Najafpour Govindjee Dalton Trans. 2011 40 9076 9084
2. M. Wiechen H.-M. Berends P. Kurz Dalton Trans. 2012 41 21 31
3. R. E. Blankenship H. Hartman Trends Biochem. Sci. 1998 23 94 97
4. R. J. Pace, An integrated artificial photosynthesis model, in Artificial Photosynthesis, ed., A. Collings, and, C. Critchley, Wiley-VCH, 2005, ch. 2
5. Y. Umena K. Kawakami J.-R. Shen N. Kamiya Nature 2011 473 55 60
6. K. Satoh, T. Wydrzynski and Govindjee, Photosystem II: The Light Driven Water: Plastoquinone Oxidoreductase, Springer, Dordrecht, The Netherlands, 2005
7. J. S. Vrettos D. A. Stone G. W. Brudvig Biochemistry 2001 40 7937 7945
8. G. C. Dismukes Chem. Rev. 1996 96 2909 2926
9. D. E. Wilcox Chem. Rev. 1996 96 2435 2458
10. A. K. Holley V. Bakthavatchalu J. M. Velez-Roman D. K. St Clair Int. J. Mol. Sci. 2011 12 7114 7162
11. G. E. Borgstahl H. E. Parge M. J. Hickey W. F. Beyer Jr R. A. Hallewell J. A. Tainer Cell 1992 71 107 18
12. P. Chelikani I. Fita P. C. Loewen Cell. Mol. Life Sci. 2004 61 192 208
13. E. Jacobsen Acc. Chem. Res. 2000 33 421 431
14. Y. Shimazaki T. Nagano H. Takesue B.-H. Ye F. Tani Y. Naruta Angew. Chem., Int. Ed. 2004 43 98 100
15. V. V. Barynin M. M. Whittaker S. V. Antonyuk V. S. Lamzin P. M. Harrison P. J. Artymiuk J. W. Whittaker Structure 2011 9 725 738
16. D. Kuzek R. J. Pace Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2001 1503 123 137
17. C. W. Hoganson and G. T. Babcock, in Biological Processes in Metal Ions in Biological Systems, ed., A. Sigel, and, H. Sigel, Marcel Dekker, New York, 1999, vol. 37, pp. 613-656
18. D. A. Cherepanov, W. Drevenstedt, L. L. Krishtalik, A. Y. Mulkidjanian and W. Junge, in Photosynthesis: Mechanisms and Effects, ed., G. Garab, Kluwer Academic Publishers, Dortrecht/Boston/London, 1998, vol. II, pp. 1073-1076
19. W. Hillier T. Wydrzynski Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2001 1503 197 209
20. G. Hendry T. Wydrzynski Biochemistry 2002 41 13328 13334
21. G. Hendry T. Wydrzynski Biochemistry 2003 42 6209 6217
22. M. Haumann C. Müller P. Liebisch L. Iuzzolino J. Dittmer M. Grabolle T. Neisius W. Meyer-Klaucke H. Dau Biochemistry 2005 44 1894 1908
23. M. Haumann P. Liebisch C. Müller M. Barra M. Grabolle H. Dau Science 2005 310 1019 1021
24. F. Rappaport J. Lavergne Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2001 1503 246 259
25. B. Loll J. Kern W. Saenger A. Zouni J. Biesiadka Nature 2005 438 1040 1044
26. A. Guskov J. Kern A. Gabdulkhakov M. Broser A. Zouni W. Saenger Nat. Struct. Mol. Biol. 2009 16 334 342
27. S. Luber I. Rivalta Y. Umena K. Kawakami J.-R. Shen N. Kamiya G. W. Brudvig V. S. Batista Biochemistry 2011 50 6308 6311
28. P. Gatt R. Stranger R. J. Pace J. Photochem. Photobiol., B 2011 104 80 93
29. S. Petrie R. Stranger R. J. Pace Chem.-Eur. J. 2007 13 5082 5089
30. S. Petrie R. Stranger R. J. Pace Chem.-Eur. J. 2008 14 5482 5494
31. S. Petrie R. Stranger R. J. Pace Angew. Chem., Int. Ed. 2010 49 4233 4236
32. S. Petrie R. Stranger R. J. Pace Chem.-Eur. J. 2010 16 14026 14042
33. P. E. M. Siegbahn Acc. Chem. Res. 2009 42 1871 1880
34. E. M. Sproviero J. A. Gascón J. P. McEvoy G. W. Brudvig V. S. Batista J. Am. Chem. Soc. 2008 130 3428 3442
35. J.-H. Su N. Cox W. Ames D. A. Pantazis L. Rapatskiy T. Lohmiller L. V. Kulik P. Dorlet A. W. Rutherford F. Neese A. Boussac W. Lubitz J. Messinger Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2011 1807 829 840
36. V. K. Yachandra K. Sauer M. P. Klein Chem. Rev. 1996 96 2927 2950
37. J. Dasgupta G. M. Ananyev G. C. Dismukes Coord. Chem. Rev. 2008 252 347 360
38. A. R. Jaszewski R. Stranger R. J. Pace Phys. Chem. Chem. Phys. 2009 11 5634 5642
39. A. R. Jaszewski R. Stranger R. J. Pace Chem.-Eur. J. 2011 17 5699 5713
40. K. Yamagouchi D. T. Sawyer Inorg. Chem. 1985 24 971 976
41. S. Mukhopadhyay S. K. Mandal S. Bhaduri W. H. Armstrong Chem. Rev. 2004 104 3981 4026
42. M. Kanan D. Nocera Science 2008 321 1072 1075
43. Q. Yin J. M. Tan C. Besson Y. V. Geletti D. Musaev A. E. Kuznetsov Z. Luo K. I. Hardcastle C. L. Hill Science 2010 328 342 345
44. F. Jiao H. Frei Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 1841 1844
45. D. M. Robinson Y. B. Go M. Greenblatt G. C. Dismukes J. Am. Chem. Soc. 2010 132 11467 11469
46. R. K. Hocking R. Brimblecombe L.-Y. Chang A. Singh M. H. Cheah C. Glover W. H. Casey L. Spiccia Nat. Chem. 2011 3 461 466
47. G. F. Swiegers J. K. Clegg R. Stranger Chem. Sci. 2011 2 2254 2262
48. G. L. Elizarova G. M. Zhidomirov V. N. Parmon Catal. Today 2000 58 71 88
49. T. Aderemi R. Oki J. Glerup D. J. Hodgson Inorg. Chem. 1990 29 2435 2444
50. M. T. Caudle V. L. Pecoraro J. Am. Chem. Soc. 1997 119 3415 3416
51. M. W. Kanan J. Yano Y. Surendranath M. Dinca V. K. Yachandra D. G. Nocera J. Am. Chem. Soc. 2010 132 13692 13701
52. M. Risch V. Khare I. Zaharieva L. Gerencser P. Chernev H. Dau J. Am. Chem. Soc. 2009 131 6936 6937
53. C. D. Delfs R. Stranger Inorg. Chem. 2003 42 2495 2503
54. J. P. McEvoy G. W. Brudvig Chem. Rev. 2006 106 4455 4483
55. I. L. McConnell V. M. Grigoryants C. P. Scholes W. K. Myers P. P.-Y. Chen J. W. Whittaker G. W. Brudvig J. Am. Chem. Soc. 2012 134 1504 1512
56. W. Liang T. A. Roelofs R. M. Cinco A. Rompel M. J. Latimer W. O. Yu K. Sauer M. P. Klein V. K. Yachandra J. Am. Chem. Soc. 2000 122 3399 3412
57. J. W. Murray J. Barber J. Struct. Biol. 2007 159 228 237
58. H. Ishikita W. Saenger B. Loll J. Biesiadka E.-W. Knapp Biochemistry 2006 45 2063 2071
59. F. M. Ho S. Styring Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2008 1777 140 153
60. A. R. Jaszewski R. Stranger R. J. Pace J. Phys. Chem. B 2011 115 4484 4499
61. J. Buchta M. Grabolle H. Dau Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2007 1767 565 574
62. M. R. Razeghifard R. J. Pace Biochemistry 1999 38 1252 1257
63. F. Rappaport M. Blanchard-Desce J. Lavergne Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 1994 1184 178 192
64. M. R. Razeghifard R. J. Pace Biochemistry 1999 38 1252 1257
65. M. R. Razeghifard R. J. Pace Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 1997 1322 141 150
66. D. Shevela K. Beckmann J. Clausen W. Junge J. Messinger Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 3602 3607
67. G. C. Dismukes R. Brimblecombe G. A. N. Felton R. S. Pryadun J. E. Sheats L. Spiccia G. F. Swiegers Acc. Chem. Res. 2009 42 1935 1943
68. B. Cornell G. Khrishna P. Osman R. Pace L. Wieczorek Biochem. Soc. Trans. 2001 29 613 617