Hydrogenases and oxygen

Chemical Science

Volumn 3, Issue 6, 2012, Pages 1739-1751

  Stiebritz, Martin Tillmann ^a   Reiher, Markus ^a  

^a ETH ZURICH   (Switzerland)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DIOXYGENS; HYDROGEN AS ENERGY SOURCE; HYDROGENASES; SUSTAINABLE ENERGY;

HYDROGEN; OXYGEN;

ENZYME INHIBITION;

EID: 84864260071     PISSN: 20416520     EISSN: 20416539     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c2sc01112c     Document Type: Review

References (138)

1. P. M. Vignais A. Colbeau Curr. Issues Mol. Biol. 2004 6 159 188
2. P. M. Vignais B. Billoud Chem. Rev. 2007 107 4206 4272
3. K. A. Vincent A. Parkin F. A. Armstrong Chem. Rev. 2007 107 4366 4413
4. A. L. D. Lacey V. M. Fernández M. Rousset R. Cammack Chem. Rev. 2007 107 4304 4330
5. P. M. Vignais Results Problems Cell Differentiation 2008 45 223 252
6. M. L. Helm M. P. Stewart R. M. Bullock M. R. DuBois D. L. DuBois Science 2011 333 863 866
7. J. Huang D. Song A. Flores Q. Zhao S. M. Mooney L. M. Shaw F. S. Lee Biochem. J. 2007 401 341 352
8. D. Song F. S. Lee J. Biol. Chem. 2008 283 9231 9238
9. D. Song Z. Tu F. S. Lee J. Biol. Chem. 2009 284 35297 35307
10. D. Song F. S. Lee J. Biol. Chem. 2011 286 15797 15805
11. A. R. Klein G. C. Hartmann R. K. Thauer Eur. J. Biochem. 1995 233 372 376
12. R. K. Thauer A.-K. Kaster M. Goenrich M. Schick T. Hiromoto S. Shima Annu. Rev. Biochem. 2010 79 507 536
13. M. J. Corr J. A. Murphy Chem. Soc. Rev. 2011 40 2279 2292
14. A. S. Pandey T. V. Harris L. J. Giles J. W. Peters R. K. Szilagyi J. Am. Chem. Soc. 2008 130 4533 4540
15. A. Volbeda M. H. Charon C. Piras E. C. Hatchikian M. Frey J. C. Fontecilla-Camps Nature 1995 373 580 587
16. T. Hiromoto E. Warkentin J. Moll U. Ermler S. Shima Angew. Chem., Int. Ed. 2009 48 6457 6460
17. A. Volbeda E. Garcin C. Piras A. L. de Lacey V. M. Fernandez E. C. Hatchikian M. Frey J. C. Fontecilla-Camps J. Am. Chem. Soc. 1996 118 12989 12996
18. Y. Higuchi T. Yagi N. Yasuoka Structure 1997 5 1671 1680
19. Y. Higuchi H. Ogata K. Miki N. Yasuoka T. Yagi Structure 1999 7 549 556
20. H. Ogata Y. Mizoguchi N. Mizuno K. Miki S. Adachi N. Yasuoka T. Yagi O. Yamauchi S. Hirota Y. Higuchi J. Am. Chem. Soc. 2002 124 11628 11635
21. H. Ogata S. Hirota A. Nakahara H. Komori N. Shibata T. Kato K. Kano Y. Higuchi Structure 2005 13 1635 1642
22. A. Volbeda L. Martin C. Cavazza M. Matho B. W. Faber W. Roseboom S. P. J. Albracht E. Garcin M. Rousset J. C. Fontecilla-Camps JBIC, J. Biol. Inorg. Chem. 2005 10 239 249
23. H. Ogata P. Kellers W. Lubitz J. Mol. Biol. 2010 402 428 444
24. J. Fritsch S. Löscher O. Sanganas E. Siebert I. Zebger M. Stein M. Ludwig A. L. D. Lacey H. Dau B. Friedrich O. Lenz M. Haumann Biochemistry 2011 50 5858 5869
25. Y. Shomura K.-S. Yoon H. Nishihara Y. Higuchi Nature 2011 479 253 256
26. J. W. Peters W. N. Lanzilotta B. J. Lemon L. C. Seefeldt Science 1998 282 1853 1858
27. B. J. Lemon J. W. Peters Biochemistry 1999 38 12969 12973
28. Y. Nicolet C. Piras P. Legrand C. E. Hatchikian J. C. Fontecilla-Camps Structure 1999 7 13 23
29. D. W. Mulder E. S. Boyd R. Sarma R. K. Lange J. A. Endrizzi J. B. Broderick J. W. Peters Nature 2010 465 248 251
30. A. Silakov B. Wenk E. Reijerse W. Lubitz Phys. Chem. Chem. Phys. 2009 11 6592 6599
31. U. Ryde C. Greco L. D. Gioia J. Am. Chem. Soc. 2010 132 4512 4513
32. O. Pilak B. Mamat S. Vogt C. H. Hagemeier R. K. Thauer S. Shima C. Vonrhein E. Warkentin U. Ermler J. Mol. Biol. 2006 358 798 809
33. S. Shima O. Pilak S. Vogt M. Schick M. S. Stagni W. Meyer-Klaucke E. Warkentin R. K. Thauer U. Ermler Science 2008 321 572 575
34. T. Hiromoto K. Ataka O. Pilak S. Vogt M. S. Stagni W. Meyer-Klaucke E. Warkentin R. K. Thauer S. Shima U. Ermler FEBS Lett. 2009 583 585 590
35. C. Zirngibl W. V. Dongen B. Schwörer R. V. Bnau M. Richter A. Klein R. K. Thauer Eur. J. Biochem. 1992 208 511 520
36. G. C. Hartmann A. R. Klein M. Linder R. K. Thauer Arch. Microbiol. 1996 165 187 193
37. A. Berkessel Curr. Opin. Chem. Biol. 2001 5 486 490
38. M. Korbas S. Vogt W. Meyer-Klaucke E. Bill E. J. Lyon R. K. Thauer S. Shima J. Biol. Chem. 2006 281 30804 30813
39. Atomistic Approaches in Modern Biology, ed., M. Reiher, Springer-Verlag, Berlin, 2007, vol. 268
40. M. Podewitz M. T. Stiebritz M. Reiher Faraday Discuss. 2011 148 119 135
41. M. Reiher Faraday Discuss. 2007 135 97 124
42. M. Reiher Chimia 2009 63 140 145
43. K. H. Marti M. Reiher Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 6750 6759
44. J. C. Fontecilla-Camps M. Frey E. Garcin C. Hatchikian Y. Montet C. Piras X. Vernde A. Volbeda Biochimie 1997 79 661 666
45. Y. Montet P. Amara A. Volbeda X. Vernede E. C. Hatchikian M. J. Field M. Frey J. C. Fontecilla-Camps Nat. Struct. Biol. 1997 4 523 526
46. E. Garcin X. Vernede E. C. Hatchikian A. Volbeda M. Frey J. C. Fontecilla-Camps Structure 1999 7 557 566
47. Y. Nicolet A. L. de Lacey X. Vernde V. M. Fernandez E. C. Hatchikian J. C. Fontecilla-Camps J. Am. Chem. Soc. 2001 123 1596 1601
48. A. Volbeda Y. Montet X. Vernde E. C. Hatchikian J. C. Fontecilla-Camps Int. J. Hydrogen Energy 2002 27 1449 1461
49. H. Ogata W. Lubitz Y. Higuchi Dalton Trans. 2009 7577 7587
50. M. C. Marques R. Coelho A. L. D. Lacey I. A. C. Pereira P. M. Matias J. Mol. Biol. 2010 396 893 907
51. J. Fritsch P. Scheerer S. Frielingsdorf S. Kroschinsky B. Friedrich O. Lenz C. M. T. Spahn Nature 2011 479 249 252
52. M.-E. Pandelia H. Ogata L. J. Currell M. Flores W. Lubitz Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg. 2010 1797 304 313
53. W. Lubitz E. Reijerse M. van Gastel Chem. Rev. 2007 107 4331 4365
54. M.-E. Pandelia H. Ogata L. J. Currell M. Flores W. Lubitz JBIC, J. Biol. Inorg. Chem. 2009 14 1227 1241
55. P. E. M. Siegbahn J. W. Tye M. B. Hall Chem. Rev. 2007 107 4414 4435
56. S. P. Best Coord. Chem. Rev. 2005 249 1536 1554
57. M.-E. Pandelia P. Infossi M. T. Giudici-Orticoni W. Lubitz Biochemistry 2010 49 8873 8881
58. M. Teixeira I. Moura A. V. Xavier J. J. Moura J. LeGall D. V. DerVartanian H. D. Peck B. H. Huynh J. Biol. Chem. 1989 264 16435 16450
59. V. M. Fernández E. C. Hatchikian R. Cammack Biochim. Biophys. Acta, Protein Struct. Mol. Enzymol. 1985 832 69 79
60. V. M. Fernández E. C. Hatchikian D. S. Patil R. Cammack Biochim. Biophys. Acta, Gen. Subj. 1986 883 145 154
61. S. Stripp O. Sanganas T. Happe M. Haumann Biochemistry 2009 48 5042 5049
62. C. Lambertz N. Leidel K. G. V. Havelius J. Noth P. Chernev M. Winkler T. Happe M. Haumann J. Biol. Chem. 2011 286 40614 40623
63. M. K. Bruska M. T. Stiebritz M. Reiher J. Am. Chem. Soc. 2011 133 20588
64. M. T. Stiebritz M. Reiher Inorg. Chem. 2009 48 7127 7140
65. P. Söderhjelm U. Ryde THEOCHEM 2006 770 199 219
66. J. W. van der Zwaan J. M. Coremans E. C. Bouwens S. P. Albracht Biochim. Biophys. Acta, Protein Struct. Mol. Enzymol. 1990 1041 101 110
67. M. Carepo D. L. Tierney C. D. Brondino T. C. Yang A. Pamplona J. Telser I. Moura J. J. G. Moura B. M. Hoffman J. Am. Chem. Soc. 2002 124 281 286
68. S. E. Lamle S. P. J. Albracht F. A. Armstrong J. Am. Chem. Soc. 2004 126 14899 14909
69. S. E. Lamle S. P. J. Albracht F. A. Armstrong J. Am. Chem. Soc. 2005 127 6595 6604
70. O. Lenz M. Ludwig T. Schubert I. Brüstel S. Ganskow T. Goris A. Schwarze B. Friedrich ChemPhysChem 2010 11 1107 1119
71. P. Jayapal M. Sundararajan I. H. Hillier N. A. Burton Phys. Chem. Chem. Phys. 2006 8 4086 4094
72. C. Baffert M. Demuez L. Cournac B. Burlat B. Guigliarelli P. Bertrand L. Girbal C. Léger Angew. Chem., Int. Ed. 2008 47 2052 2054
73. B. Bennett B. J. Lemon J. W. Peters Biochemistry 2000 39 7455 7460
74. D. Dogaru S. Motiu V. Gogonea Int. J. Quantum Chem. 2009 109 876 889
75. A. R. Finkelmann, M. T. Stiebritz and M. Reiher, in preparation
76. S. T. Stripp G. Goldet C. Brandmayr O. Sanganas K. A. Vincent M. Haumann F. A. Armstrong T. Happe Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 17331 17336
77. D. H. Flint J. F. Tuminello M. H. Emptage J. Biol. Chem. 1993 268 22369 22376
78. M. Y. Darensbourg W. Weigand Eur. J. Inorg. Chem. 2011 994 1004
79. J. W. Tye M. Y. Darensbourg M. B. Hall J. Comput. Chem. 2006 27 1454 1462
80. L. Yu C. Greco M. Bruschi U. Ryde L. D. Gioia M. Reiher Inorg. Chem. 2011 50 3888 3900
81. F. Leroux S. Dementin B. Burlat L. Cournac A. Volbeda S. Champ L. Martin B. Guigliarelli P. Bertrand J. Fontecilla-Camps M. Rousset C. Léger Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008 105 11188 11193
82. O. Duché S. Elsen L. Cournac A. Colbeau FEBS J. 2005 272 3899 3908
83. T. Buhrke O. Lenz N. Krauss B. Friedrich J. Biol. Chem. 2005 280 23791 23796
84. S. Dementin F. Leroux L. Cournac A. L. de Lacey A. Volbeda C. Lger B. Burlat N. Martinez S. Champ L. Martin O. Sanganas M. Haumann V. M. Fernández B. Guigliarelli J. C. Fontecilla-Camps M. Rousset J. Am. Chem. Soc. 2009 131 10156 10164
85. M. Ludwig J. A. Cracknell K. A. Vincent F. A. Armstrong O. Lenz J. Biol. Chem. 2008 284 465 477
86. P. Wang R. B. Best J. Blumberger Phys. Chem. Chem. Phys. 2011 13 7708 7719
87. P. Wang R. B. Best J. Blumberger J. Am. Chem. Soc. 2011 133 3548 3556
88. T. Goris A. F. Wait M. Saggu J. Fritsch N. Heidary M. Stein I. Zebger F. Lendzian F. A. Armstrong B. Friedrich O. Lenz Nat. Chem. Biol. 2011 7 310 318
89. M.-E. Pandelia W. Nitschke P. Infossi M.-T. Giudici-Orticoni E. Bill W. Lubitz Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 6097 6102
90. Y. Shomura K. Hagiya K.-S. Yoon H. Nishihara Y. Higuchi Acta Crystallogr., Sect. F: Struct. Biol. Cryst. Commun. 2011 67 827 829
91. M. J. Lukey A. Parkin M. M. Roessler B. J. Murphy J. Harmer T. Palmer F. Sargent F. A. Armstrong J. Biol. Chem. 2009 285 3928 3938
92. M. J. Lukey M. M. Roessler A. Parkin R. M. Evans R. A. Davies O. Lenz B. Friedrich F. Sargent F. A. Armstrong J. Am. Chem. Soc. 2011 133 16881 16892
93. E. V. der Linden T. Burgdorf M. Bernhard B. Bleijlevens B. Friedrich S. P. J. Albracht J. Biol. Inorg. Chem. 2004 9 616 626
94. T. Burgdorf O. Lenz T. Buhrke E. van der Linden A. K. Jones S. P. J. Albracht B. Friedrich J. Mol. Microbiol. Biotechnol. 2005 10 181 196
95. R. P. Happe W. Roseboom G. Egert C. G. Friedrich C. Massanz B. Friedrich S. P. Albracht FEBS Lett. 2000 466 259 263
96. B. Bleijlevens T. Buhrke E. van der Linden B. Friedrich S. P. J. Albracht J. Biol. Chem. 2004 279 46686 46691
97. T. Burgdorf S. Löscher P. Liebisch E. V. der Linden M. Galander F. Lendzian W. Meyer-Klaucke S. P. J. Albracht B. Friedrich H. Dau M. Haumann J. Am. Chem. Soc. 2005 127 576 592
98. C. L. McIntosh F. Germer R. Schulz J. Appel A. K. Jones J. Am. Chem. Soc. 2011 133 11308 11319
99. F. M. A. Valente A. S. F. Oliveira N. Gnadt I. Pacheco A. V. Coelho A. V. Xavier M. Teixeira C. M. Soares I. A. C. Pereira JBIC, J. Biol. Inorg. Chem. 2005 10 667 682
100. F. M. A. Valente C. C. Almeida I. Pacheco J. Carita L. M. Saraiva I. A. C. Pereira J. Bacteriol. 2006 188 3228 3235
101. F. M. A. Valente C. C. Almeida I. Pacheco J. Carita L. M. Saraiva I. A. C. Pereira J. Bacteriol. 2006 188 3228 3235
102. F. M. A. Valente P. M. Pereira S. S. Venceslau M. Regalla A. V. Coelho I. A. C. Pereira FEBS Lett. 2007 581 3341 3344
103. S. H. He M. Teixeira J. LeGall D. S. Patil I. Moura J. J. Moura D. V. DerVartanian B. H. Huynh H. D. Peck J. Biol. Chem. 1989 264 2678 2682
104. M. K. Eidsness R. A. Scott B. C. Prickril D. V. DerVartanian J. Legall I. Moura J. J. Moura H. D. Peck Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1989 86 147 151
105. O. Sorgenfrei E. C. Duin A. Klein S. P. Albracht J. Biol. Chem. 1996 271 23799 23806
106. A. Parkin G. Goldet C. Cavazza J. C. Fontecilla-Camps F. A. Armstrong J. Am. Chem. Soc. 2008 130 13410 13416
107. J. C. Fontecilla-Camps A. Volbeda C. Cavazza Y. Nicolet Chem. Rev. 2007 107 4273 4303
108. X. Wang Z. Li X. Zeng Q. Luo D. J. Evans C. J. Pickett X. Liu Chem. Commun. 2008 3555 3557
109. Y. Guo H. Wang Y. Xiao S. Vogt R. K. Thauer S. Shima P. I. Volkers T. B. Rauchfuss V. Pelmenschikov D. A. Case E. E. Alp W. Sturhahn Y. Yoda S. P. Cramer Inorg. Chem. 2008 47 3969 3977
110. X. Yang M. B. Hall J. Am. Chem. Soc. 2008 130 14036 14037
111. X. Yang M. B. Hall J. Am. Chem. Soc. 2009 131 10901 10908
112. E. J. Lyon S. Shima R. Boecher R. K. Thauer F.-W. Grevels E. Bill W. Roseboom S. P. J. Albracht J. Am. Chem. Soc. 2004 126 14239 14248
113. S. Shima E. J. Lyon R. K. Thauer B. Mienert E. Bill J. Am. Chem. Soc. 2005 127 10430 10435
114. A. M. Royer M. Salomone-Stagni T. B. Rauchfuss W. Meyer-Klaucke J. Am. Chem. Soc. 2010 132 16997 17003
115. S. Shima K. Ataka FEBS Lett. 2011 585 353 356
116. M. T. Stiebritz M. Reiher Inorg. Chem. 2010 49 5818 5823
117. S. Shima Seikagaku 2008 80 846 849
118. M. T. Stiebritz A. R. Finkelmann M. Reiher Eur. J. Inorg. Chem. 2011 1163 1171
119. B. Friedrich J. Fritsch O. Lenz Curr. Opin. Biotechnol. 2011 22 358 364
120. M. Winkler S. Kawelke T. Happe Bioresour. Technol. 2011 102 8493 8500
121. M. Ihara H. Nakamoto T. Kamachi I. Okura M. Maeda Photochem. Photobiol. 2006 82 1677 1685
122. M. Ihara H. Nishihara K.-S. Yoon O. Lenz B. Friedrich H. Nakamoto K. Kojima D. Honma T. Kamachi I. Okura Photochem. Photobiol. 2006 82 676 682
123. M. Winkler S. Kuhlgert M. Hippler T. Happe J. Biol. Chem. 2009 284 36620 36627
124. C. E. Lubner P. Knörzer P. J. N. Silva K. A. Vincent T. Happe D. A. Bryant J. H. Golbeck Biochemistry 2010 49 10264 10266
125. C. E. Lubner A. M. Applegate P. K. A. Ganago D. A. Bryant T. Happe J. H. Golbeck Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 20988
126. D. C. Ducat G. Sachdeva P. A. Silver Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 3941 3946
127. B. Barstow C. M. Agapakis P. M. Boyle G. Grandl P. A. Silver E. H. Wintermute J. Biol. Eng. 2011 5 7
128. K. Vincent J. Cracknell A. Parkin F. Armstrong Dalton Trans. 2005 3397 3403
129. K. Vincent J. Cracknell O. Lenz I. Zebger B. Friedrich F. Armstrong Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 16951 16954
130. K. A. Vincent J. A. Cracknell J. R. Clark M. Ludwig O. Lenz B. Friedrich F. A. Armstrong Chem. Commun. 2006 5033 5035
131. J. Cracknell K. Vincent F. Armstrong Chem. Rev. 2008 108 2439 2461
132. D. W. Mulder E. M. Shepard J. E. Meuser N. Joshi P. W. King M. C. Posewitz J. B. Broderick J. W. Peters Structure 2011 19 1038 1052
133. G. Goldet C. Brandmayr S. T. Stripp T. Happe C. Cavazza J. C. Fontecilla-Camps F. A. Armstrong J. Am. Chem. Soc. 2009 131 14979 14989
134. J. A. Stapleton J. R. Swartz PLoS One 2010 5 e10554
135. J. A. Stapleton J. R. Swartz PLoS One 2010 5 e15275
136. S. A. Bingham P. R. Smith J. R. Swartz Int. J. Hydrogen Energy 2012 37 2965
137. P. Knörzer A. Silakov C. E. Foster F. A. Armstrong W. Lubitz T. Happe J. Biol. Chem. 2011 287 1489 1499
138. D. Dogaru S. Motiu V. Gogonea Int. J. Quantum Chem. 2009 110 1784 1792