Spectroscopic and catalytic characterization of a functional Fe IIIFeII biomimetic for the active site of uteroferrin and protein cleavage

Inorganic Chemistry

Volumn 51, Issue 4, 2012, Pages 2065-2078

  Smith, Sarah J ^a   Peralta, Rosely A ^b   Jovito, Rafael ^b   Horn, Adolfo ^b   Bortoluzzi, Adailton J ^b   Noble, Christopher J ^a   Hanson, Graeme R ^a   Stranger, Robert ^c   Jayaratne, Vidura ^c   Cavigliasso, Germán ^c   Gahan, Lawrence R ^a   Schenk, Gerhard ^a,d   Nascimento, Otaciro R ^e   Cavalett, Angélica ^b   Bortolotto, Tiago ^b   Razzera, Guilherme ^b   Terenzi, Hernán ^b   Neves, Ademir ^b   Riley, Mark J ^a  

^a UNIVERSITY OF QUEENSLAND   (Australia)

^b FEDERAL UNIVERSITY OF SANTA CATARINA   (Brazil)

^c AUSTRALIAN NATIONAL UNIVERSITY   (Australia)

^d NATIONAL UNIVERSITY OF IRELAND   (Ireland)

^e UNIVERSITY OF SÃO PAULO   (Brazil)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84863290794     PISSN: 00201669     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic201711p     Document Type: Article

References (120)

1. Mitic, N.; Smith, S. J.; Neves, A.; Guddat, L. W.; Gahan, L. R.; Schenk, G. Chem. Rev. 2006, 106, 3338-3363.
2. Guddat, L. W.; McAlpine, A. A.; Hume, D. A.; Hamilton, S.; de Jersey, J.; Martin, J. L. Structure 1999, 7, 757-767.
3. Neves, A.; de Brito, M. A.; Drago, V.; Griesar, K.; Haase, W. Inorg. Chim. Acta 1995, 237, 131-135.
4. Neves, A.; Bortoluzzi, A. J.; Jovito, R.; Peralta, R. A.; de Souza, B.; Szpoganicz, B.; Joussef, A. C.; Terenzi, H.; Severino, P. C.; Fischer, F. L.; Schenk, G.; Riley, M. J.; Smith, S. J.; Gahan, L. R. J. Braz. Chem. Soc. 2010, 21, 1201-1212.
5. Bernhardt, P. V.; Schenk, G.; Wilson, G. J. Biochemistry 2004, 43, 10387-10392.
6. Wang, D. L.; Holz, R. C.; David, S. S.; Que, L.; Stankovich, M. T. Biochemistry 1991, 30, 8187-8194.
7. Lambert, E.; Chabut, B.; Chardon-Noblat, S.; Deronzier, A.; Chottard, G.; Bousseksou, A.; Tuchagues, J.-P.; Laugier, J.; Bardet, M.; Latour, J.-M. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9424-9437.
8. Bernard, E.; Moneta, W.; Laugier, J.; Chardon-Noblat, S.; Deronzier, A.; Tuchagues, J.-P.; Latour, J.-M. Angew. Chem., Int. Ed. 1994, 33, 887-889.
9. Chardon-Noblat, S.; Horner, O.; Chabut, B.; Avenier, F.; Debaecker, N.; Jones, P.; Pecaut, J.; Dubois, L.; Jeandey, C.; Oddou, J.-L.; Deronzier, A.; Latour, J.-M. Inorg. Chem. 2004, 43, 1638-1639.
10. Suzuki, M.; Oshio, H.; Uehara, A.; Endo, K.; Yanaga, M.; Kida, S.; Saito, K. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1988, 61, 3907-3913.
11. Suzuki, M.; Uehara, A.; Oshio, H.; Endo, K.; Yanaga, M.; Kida, S.; Saito, K. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1987, 60, 3547-3555.
12. Amsterdam Density Functional, Scientific Computing and Modelling; Theoretical Chemistry, Vrije Universiteit: Amsterdam, The Netherlands (http://www.scm.com).
13. Fonseca Guerra, C.; Snijders, J. G.; te Velde, G.; Baerends, E. J. Theor. Chem. Acc. 1998, 99, 391-403.
14. te Velde, G.; Bickelhaupt, F. M.; van Gisbergen, S. J. A.; Fonseca Guerra, C.; Baerends, E. J.; Snijders, J. G.; Ziegler, T. J. Comput. Chem. 2001, 22, 931-967.
15. van Lenthe, E.; Baerends, E. J.; Snijders, J. G. J. Chem. Phys. 1993, 99, 4597.
16. van Lenthe, E.; Baerends, E. J.; Snijders, J. G. J. Chem. Phys. 1994, 101, 9783.
17. van Lenthe, E.; Ehlers, A. E.; Baerends, E. J. J. Chem. Phys. 1999, 110, 8943.
18. Pye, C. C.; Ziegler, T. Theor. Chem. Acc. 1999, 101, 396-408.
19. Adamo, C.; Barone, V. J. Chem. Phys. 1999, 110, 6158.
20. Ernzerhof, M.; Scuseria, G. J. Chem. Phys. 1999, 110, 5029.
21. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865.
22. van Gisbergen, S. J. A.; Snijders, J. G.; Baerends, E. J. Comput. Phys. Commun. 1999, 118, 119.
23. Gritsenko, O. V.; Schipper, P. R. T.; Baerends, E. J. Chem. Phys. Lett. 1999, 302, 199.
24. Hanson, G. R.; Noble, C. J.; Benson, S. In Biological magnetic resonance. High resolution EPR: applications to metalloenzymes and metals in medicine; Hanson, G. R., Berliner, L. J., Eds.; Springer: New York, 2009; pp 105-173.
25. Riley, M. J.; Krausz, E. R.; Stanco, A. J. Inorg. Biochem. 2003, 96, 217.
26. Neves, A.; Erthal, S. M. D.; Vencato, I.; Ceccato, A. S.; Mascarenhas, Y. P.; Nascimento, O. R.; Hörner, M.; Batista, A. A. Inorg. Chem. 1992, 31, 4749-4755.
27. Bunton, C. A.; Farber, S. J. J. Org. Chem. 1969, 34, 767.
28. Batista, S. C.; Neves, A.; Bortoluzzi, A. J.; Vencato, I.; Peralta, R. A.; Szpoganicz, B.; Aires, V. V. E.; Terenzi, H.; Severino, P. C. Inorg. Chem. Commun. 2003, 6, 1161-1165.
29. Peralta, R. A.; Bortoluzzi, A. J.; Souza, B.; Jovito, R.; Xavier, F. R.; Couto, R. A. A.; Casellato, A.; Nome, F.; Dick, A.; Gahan, L. R.; Schenk, G.; Hanson, G. R.; de Paula, C. S.; Pereira-Maia, E. C.; Machado, S. d. P.; Severino, P. C.; Pich, C. T.; Bortolotto, T.; Terenzi, H.; Castellano, E. E.; Neves, A.; Riley, M. J. Inorg. Chem. 2010, 49, 11421-11438.
30. Oliveira, M. C. B.; Scarpellini, M.; Neves, A.; Terenzi, H.; Bortoluzzi, A. J.; Szpoganicz, B.; Greatti, A.; Mangrich, A. S.; De Souza, E. M.; Fernandez, P. M.; Soares, M. R. Inorg. Chem. 2005, 44, 921-929.
31. Brown, I. D.; Altermatt, D. Acta Crystallogr. 1985, B41, 244-247.
32. Paim, L. A.; Augusti, D. V.; Dalmazio, I.; Alves, T.; Augusti, R.; Siebald, H. G. L. Polyhedron 2005, 24, 1153-1159.
33. Blades, A. T.; Ikonomou, M. G.; Kebarle, P. Anal. Chem. 1991, 63, 2109-2114.
34. Andersen, U. N.; McKenzie, C. J.; Bojesen, G. Inorg. Chem. 1995, 34, 1435-1439.
35. Budimir, N.; Fournier, F.; Bailly, T.; Burgada, R.; Tabet, J.-C. Rapid Commun. Mass Spectrom. 2005, 19, 1822-1828.
36. Di Marco, V. B.; Bombi, G. G. Mass Spectrom. Rev. 2006, 25, 347-379.
37. Neves, A.; Terenzi, H.; Peralta, R. A.; Severino, P. C. Bioinspired Synthetic Analogues for Purple Acid Phosphatases and Catalytic Promiscuity. In Molecular and Supramolecular Bioinorganic Chemistry: Applications in Medical and Environmental Sciences; Mercê, A. L. R. F. J., Recio, M. Á. L., Eds.; Nova Science Publishers: New York, 2011; Vol. 2, pp 31-71.
38. Neves, A.; de Brito, M. A.; Vencato, I.; Drago, V.; Griesar, K.; Haase, W. Inorg. Chem. 1996, 35, 2360-2368.
39. Borovik, A. S.; Papaefthymiou, V.; Taylor, L. F.; Anderson, O. P.; Que, L. Jr. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 6183-6195.
40. Pyrz, J. W.; Sage, J. T.; Debrunner, P. G.; Que, L. Jr. J. Biol. Chem. 1986, 261, 11015-11020.
41. Owen, J. J. Appl. Phys. 1961, 32, S213-S217.
42. McCormick, J. M.; Reem, R. C.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 9066-9079.
43. Yang, Y.-S.; McCormick, J. M.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11832-11842.
44. Pilbrow, J. R. Transition Ion Electron Paramagnetic Resonance; Clarendon Press: Oxford, U.K., 1990.
45. Averill, B. A.; Davis, J. C.; Burman, S.; Zirino, T.; Sanders-Loehr, J.; Loehr, T. M.; Sage, J. T.; Debrunner, P. G. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3760-3767.
46. Bencini, A.; Gatteschi, D. Electron Paramagnetic Resonance of Exchange Coupled Systems; Springer-Verlag: Heidelberg, Germany, 1990.
47. Gans, P.; Sabatini, A.; Vacca, A. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1985, 1195-1200.
48. Bill, E.; Beckmann, U.; Wieghardt, K. Hyperfine Interact. 2002, 144, 183-198.
49. ter Heerdt, P.; Stefan, M.; Goovaerts, E.; Caneschi, A.; Cornia, A. J. Magn. Reson. 2006, 179, 29-37.
50. Golombek, A. P.; Hendrich, M. P. J. Magn. Reson. 2003, 165, 33-48.
51. Epel, B.; Schaefer, K. O.; Quentmeier, A.; Friedrich, C.; Lubitz, W. J. Biol. Inorg. Chem. 2005, 10, 636-642.
52. Noodleman, L. Chem. Phys. 1981, 74, 5737.
53. Delfs, C. D.; Stranger, R. Inorg. Chem. 2001, 40, 3061.
54. Kantacha, A.; Buchholz, R.; Smith, S. J.; Schenk, G.; Gahan, L. R. J. Biol. Inorg. Chem. 2011, 15, 25-32.
55. Xavier, F. R.; Neves, A.; Casellato, A.; Pereira-Maia, E. C.; Bortoluzzi, A. J.; Szpoganicz, B.; Severino, P. C.; Terenzi, H.; Tomkowicz, Z.; Ostrovsky, S.; Haase, W.; Ozarowski, A.; Krzystek, J.; Telser, J.; Schenk, G.; Gahan, L. R. Inorg. Chem. 2009, 48, 7905-7921.
56. Peter Comba, P.; Gahan, L. R.; Hanson, G. R.; Mereacre, V.; Noble, C. J.; Powel, A. K.; Prisecaru, I.; Schenk, G.; Zajaczkowski-Fischer, M. Chem.-Eur. J. 2011, (in Press). DOI: 10.1002/ chem.201100229.
57. Jeon, J. W.; Son, S. J.; Yoo, C. E.; Hong, I. S.; Song, J. B.; Suh, J. Org. Lett. 2002, 4, 4155-4158.
58. Hegg, E. L.; Burstyn, J. N. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 7015-7016.
59. Oliveira, M. C. B.; Mazera, D.; Scarpellini, M.; Severino, P. C.; Neves, A.; Terenzi, H. Inorg. Chem. 2009, 48, 2711-2713.
60. Maity, B.; Roy, M.; Saha, S.; Chakravarty, A. R. Organometallics 2009, 28, 1495-1505.
61. Roy, M.; Bhowmick, T.; Santhanagopal, R.; Ramakumar, S.; Chakravarty, A. R. Dalton Trans. 2009, 4671-4682.
62. Zhang, H.-X.; Gao, S.; Xiong, Z.-Y.; Liu, S.-P. Mol. Biol. Rep. 2009, 36, 2299-2306.
63. Gharagozlou, M.; Boghaei, D. M. Spectrochim. Acta, Part A: Mol. Biomol. Spectrosc. 2008, 71, 1617-1622.
64. Xu, M.; Chen, F.-J.; Huang, L.; Xi, P.-X.; Zeng, Z.-Z. J. Lumin. 2011, 131, 1557-1565.
65. Toneatto, J.; Argüello, G. A. J. Inorg. Biochem. 2011, 105, 645-651.
66. Smoukov, S. K.; Quaroni, L.; Wang, X.; Doan, P. E.; Hoffman, B. M.; Que, L. Jr. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 2595-2603.
67. Borovik, A. S.; Murch, B. P.; Que, L. Jr.; Papaefthymiou, V.; Münch, E. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 7190-7191.
68. Bernal, I.; Jensen, I. M.; Jensen, K. B.; McKenzie, C. J.; Toftlund, H.; Tuchagues, J.-P. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1995, 3667-3675.
69. Simaan, J.; Poussereau, S.; Blondin, G.; Girerd, J.-J.; Defaye, D.; Philouze, C.; Guilhem, J.; Tchertanov, L. Inorg. Chim. Acta 2000, 299, 221-230.
70. Davydov, R. M.; Smieja, J.; Dikanov, S. A.; Zang, Y.; Que, L. Jr.; Bowman, M. K. J. Biol. Inorg. Chem. 1999, 49, 292-301.
71. Hartman, J. R.; Rardin, R. L.; Chaudhuri, P.; Pohl, K.; Wieghardt, K.; Nuber, B.; Weiss, J.; Papaefthymiou, G. C.; Frankel, R. B.; Lippard, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 7387-7396.
72. Mashuta, M. S.; Webb, J.; McCusker, J. K.; Schmitt, E. A.; Oberhausen, K. J.; Richardson, J. F.; Buchanan, R. M.; Hendrickson, D. N. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3815-3827.
73. Payne, S. C.; Hagen, K. S. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 6399-6410.
74. Berthold, D. A.; Voevodskaya, N.; Stenmark, P.; Graslund, A.; Nordlund, P. J. Biol. Chem. 2002, 277, 43608-43614.
75. Atta, M.; Andersson, K. K.; Ingemarson, R.; Thelander, L.; Graslund, A. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 6429-6430.
76. Davydov, R. M.; Davydov, A.; Ingemarson, R.; Thelander, L.; Ehrenberg, A.; Graslund, A. Biochemistry 1997, 36, 9093-9100.
77. Ravi, N.; Prickril, B. C.; Kurtz, D. M.; Huynh, B. H. Biochemistry 1993, 32, 8487-8491.
78. Tatur, J.; Hagen, W. R. FEBS Lett. 2005, 579, 4729-4732.
79. Xing, G.; Hoffart, L. M.; Diao, Y.; Prabhu, K. S.; Arner, R. J.; Reddy, C. C.; Krebs, C.; Bollinger, J. M. Biochemistry 2006, 45, 5393-5401.
80. Yu, L.; Golbeck, J.; Yao, J.; Rusnak, F. Biochemistry 1997, 36, 10727-10734.
81. Yu, L.; Haddy, A.; Rusnak, F. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 10147-10148.
82. Mitic, N.; Schenk, G.; Hanson, G. R. In Biological magnetic resonance: high resolution EPR: applications to metalloenzymes and metals in medicine; Hanson, G. R., Berliner, L. J., Eds.; Springer: New York, 2008; Vol. 28.
83. Day, E.; David, S.; Peterson, J.; Dunham, W.; Bonvoisin, J.; Sands, R.; Que, L. Jr. J. Biol. Chem. 1988, 263, 15561-15567.
84. Debrunner, P. G.; Hendrich, M. P.; de Jersey, J.; Keough, D. T.; Sage, J. T.; Zerner, B. Biochim. Biophys. Acta 1983, 745, 103-106.
85. Antanaitis, B. C.; Aisen, P. J. Biol. Chem. 1982, 257, 5330-5332.
86. Crowder, M. W.; Vincent, J. B.; Averill, B. A. Biochemistry 1992, 31, 9603-9608.
87. Merkx, M.; Pinkse, M. W. H.; Averill, B. A. Biochemistry 1999, 38, 9914-9925.
88. Antanaitis, B. C.; Aisen, P. J. Biol. Chem. 1985, 260, 751-756.
89. Aquino, M. A. S.; Lim, J.-S.; Sykes, A. G. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1994, 429-436.
90. Aquino, M. A. S.; Sykes, A. G. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1994, 683-687.
91. Grillo, V. A.; Hanson, G. R.; Wang, D.; Hambley, T. W.; Gahan, L. R.; Murray, K. S.; Moubaraki, B.; Hawkins, C. J. Inorg. Chem. 1996, 35, 3568-3576.
92. Holgate, S. J. W.; Bondarenko, G.; Collison, D.; Mabbs, F. E. Inorg. Chem. 1999, 38, 2380-2385.
93. Ozarowski, A.; McGarvey, B. R.; Drake, J. E. Inorg. Chem. 1995, 34, 5558-5566.
94. Mitić, N.; Noble, C. J.; Gahan, L. R.; Hanson, G. R.; Schenk, G. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8173.
95. Murray, K. S. Coord. Chem. Rev. 1974, 12, 1-35.
96. Accorsi, S.; Barra, A.-L.; Caneschi, A.; Chastanet, G.; Cornia, A.; Fabretti, A. C.; Gatteschi, D.; Mortalo, C.; Olivieri, E.; Parenti, F.; Rosa, P.; Sessoli, R.; Sorace, L.; Wernsdorfer, W.; Zobbi, L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4742-4755.
97. Datta, S.; Waldmann, O.; Kent, A. D.; Milway, V. A.; Thompson, L. K.; Hill, S. Phys. Rev. B 2007, 76, 052407.
98. Liviotti, E.; Carretta, S.; Amoretti, G. J. Chem. Phys. 2002, 117, 3361-3368.
99. Gehring, S.; Fleischhauer, P.; Behlendorf, M.; Huber, M.; Lorosch, J.; Haase, W.; Dietrich, M.; Witzel, H.; Locke, R.; Krebs, B. Inorg. Chim. Acta 1996, 252, 13-17.
100. Horn, A.; Neves, A.; Vencato, I.; Drago, V.; Zucco, C.; Werner, R.; Haase, W. J. Braz. Chem. Soc. 2000, 11, 7-10.
101. Neves, A.; Rossi, L. M.; Vencato, I.; Haase, W.; Werner, R. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2000, 707-712.
102. Bernard, E.; Chardon-Noblat, S.; Deronzier, A.; Latour, J.-M. Inorg. Chem. 1999, 38, 190-193.
103. Lanznaster, M.; Neves, A.; Bortoluzzi, A. J.; Aires, V. V. E.; Szpoganicz, B.; Terenzi, H.; Severino, P. C.; Fuller, J. M.; Drew, S. C.; Gahan, L. R.; Hanson, G. R.; Riley, M. J.; Schenk, G. J. Biol. Inorg. Chem. 2005, 10, 319-332.
104. Schenk, G.; Peralta, R. A.; Batista, S. C.; Bortoluzzi, A. J.; Szpoganicz, B.; Dick, A. K.; Herrald, P.; Hanson, G. R.; Szilagyi, R. K.; Riley, M. J.; Gahan, L. R.; Neves, A. J. Biol. Inorg. Chem. 2008, 13, 139-155.
105. Mitić, N.; Valizadeh, M.; Leung, E. W. W.; de Jersey, J.; Hamilton, S.; Hume, D. A.; Cassady, A. I.; Schenk, G. Arch. Biochem. Biophys. 2005, 439, 154-164.
106. Valizadeh, M.; Schenk, G.; Nash, K.; Oddie, G. W.; Guddat, L. W.; Hume, D. A.; de Jersey, J.; Burke, J.; Terrence, R.; Hamilton, S. Arch. Biochem. Biophys. 2004, 424, 154-162.
107. Neves, A.; Lanznaster, M.; Bortoluzzi, A. J.; Peralta, R. A.; Casellato, A.; Castellano, E. E.; Herrald, P.; Riley, M. J.; Schenk, G. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7486-7487.
108. Karsten, P.; Neves, A.; Bortoluzzi, A. J.; Lanznaster, M.; Drago, V. Inorg. Chem. 2002, 41, 4624-4626.
109. Barrios, A. M.; Lippard, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11751-11757.
110. Burgess, J. Metal Ions in Solution; Ellis Horwood: Chichester, U.K., 1978.
111. Wu, F.-J.; Kurtz, D. M.; Hagen, K. S.; Nyman, P. D.; Debrunner, P. G.; Vankai, V. A. Inorg. Chem. 1990, 29, 5174-5183.
112. Hartman, J. R.; Rardin, R. L.; Chaudhuri, P.; Pohl, K.; Wieghardt, K.; Nuber, B.; Weiss, J.; Papaefthymiou, G. C.; Frankel, R. B.; Lippard, S. J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 7387-7396.
113. Parrilha, G. L.; Fernandes, C.; Bortoluzzi, A. J.; Szpoganicz, B.; Silva, M.; Pich, C. T.; Terenzi, H.; Horn, A. Inorg. Chem. Commun. 2008, 11, 643-647.
114. Lanznaster, M.; Neves, A.; Bortoluzzi, A. J.; Szpoganicz, B.; Schwingel, E. Inorg. Chem. 2002, 41, 5641-5643.
115. Smith, S. J.; Casellato, A.; Hadler, K. S.; Mitic, N.; Riley, M. J.; Bortoluzzi, A. J.; Szpoganicz, B.; Schenk, G.; Neves, A.; Gahan, L. R. J. Biol. Inorg. Chem. 2007, 12, 1207-1220.
116. Schenk, G.; Elliot, T. W.; Leung, E.; Carrington, L. E.; Mitic, N.; Gahan, L. R.; Guddat, L. W. BMC Struct. Biol. 2008, 8, 6.
117. Twitchett, M. B.; Sykes, A. G. Eur. J. Inorg. Chem. 1999, 2105-2115.
118. Klabunde, T.; Sträter, N.; Frohlich, R.; Witzel, H.; Krebs, B. J. Mol. Biol. 1996, 259, 737-748.
119. Cox, R. S.; Schenk, G.; Mitić, N.; Gahan, L.; Hengge, A. C. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9550-9551.
120. Mitić, N.; Hadler, K. S.; Gahan, L. R.; Hengge, A. C.; Schenk, G. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 7049-7054.