The role of the distal histidine in H2O2 activation and heme protection in both peroxidase and globin functions

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 40, 2012, Pages 12065-12077

  Zhao, Junjie ^a   De Serrano, Vesna ^a   Dumarieh, Rania ^a   Thompson, Matt ^a   Ghiladi, Reza A ^a   Franzen, Stefan ^a  

^a NORTH CAROLINA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

2 ,4 ,6-TRICHLOROPHENOL; ACID-BASE CATALYSTS; ASPARTATES; BOND CLEAVAGES; CLOSED FORM; DISTAL HISTIDINE; DISTAL POCKET; DUAL EFFECT; FT-IR SPECTRUM; HEME IRON; HEME PROTEINS; LOW TEMPERATURES; PEROXIDASE ACTIVITIES; WILD-TYPE ENZYMES; X RAY CRYSTAL STRUCTURES;

CONFORMATIONS; ENZYME ACTIVITY; HEMOGLOBIN; OXIDATION; PORPHYRINS; PROTEINS; RATE CONSTANTS;

AMINO ACIDS;

2,4,6 TRICHLOROPHENOL; 2,4,6-TRICHLOROPHENOL; CHLOROPHENOL; HEME; HEMOGLOBIN A; HISTIDINE; HYDROGEN PEROXIDE; PEROXIDASE; QUINONE DERIVATIVE;

ARTICLE; BIOCATALYSIS; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; GENETICS; METABOLISM; MUTATION; OXIDATION REDUCTION REACTION;

BIOCATALYSIS; CHLOROPHENOLS; HEME; HEMOGLOBIN A; HISTIDINE; HYDROGEN PEROXIDE; MODELS, MOLECULAR; MOLECULAR STRUCTURE; MUTATION; OXIDATION-REDUCTION; PEROXIDASES; QUINONES;

EID: 84868138139     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp300014b     Document Type: Article

References (69)

1. Weber, R. E.; Mangum, C.; Steinman, H.; Bonaventura, C.; Sullivan, B.; Bonaventura, J. Comp. Biochem. Physiol., Part A 1977, 56, 179.
2. Chen, Y. P.; Woodin, S. A.; Lincoln, D. E.; Lovell, C. R. J. Biol. Chem. 1996, 271, 4609.
3. Franzen, S.; Thompson, M. K.; Ghiladi, R. A. Biochim. Biophys. Acta 2012, 1824, 578.
4. Du, J.; Sono, M.; Dawson, J. H. Biochemistry 2010, 49, 6064.
5. D'Antonio, J.; Ghiladi, R. A. Biochemistry 2011, 50, 5999.
6. Osborne, R. L.; Coggins, M. K.; Walla, M.; Dawson, J. H. Biochemistry 2007, 46, 9823.
7. Belyea, J.; Gilvey, L. B.; Davis, M. F.; Godek, M.; Sit, T. L.; Lommel, S. A.; Franzen, S. Biochemistry 2005, 44, 15637.
8. Thompson, M. K.; Davis, M. F.; de Serrano, V.; Nicoletti, F. P.; Howes, B. D.; Smulevich, G.; Franzen, S. Biophys. J. 2010, 99, 1586.
9. Chen, Z.; de Serrano, V.; Betts, L.; Franzen, S. Acta Crystallogr., Sect. D 2009, D65, 34.
10. de Serrano, V.; Chen, Z.; Davis, M. F.; Franzen, S. Acta Crystallogr., Sect. D 2007, D63, 1094.
11. LaCount, M. W.; Zhang, E.; Chen, Y. P.; Han, K.; Whitton, M. M.; Lincoln, D. E.; Woodin, S. A.; Lebioda, L. J. Biol. Chem. 2000, 275, 18712.
12. de Sorrano, V.; D'Antonio, J.; Thompson, M. K.; Franzen, S.; Ghiladi, R. A. Acta Crystallogr., Sect. D 2010.
13. D'Antonio, J.; D'Antonio, E. L.; Bowden, E. F.; Smirnova, T.; Franzen, S.; Ghiladi, R. A. J. Biol. Chem. 2010.
14. Davydov, R.; Osborne Robert, L.; Kim Sun, H.; Dawson John, H.; Hoffman Brian, M. Biochemistry 2008, 47, 5147.
15. Smirnova, T. I.; Weber, R. T.; Davis, M. F.; Franzen, S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2128.
16. Feducia, J.; Dumarieh, R.; Gilvey, L. B. G.; Smirnova, T.; Franzen, S.; Ghiladi, R. A. Biochemistry 2009, 48, 995.
17. Matsui, T.; Ozaki, S.; Liong, E.; Phillips, G. N.; Watanabe, Y. J. Biol. Chem. 1999, 274, 2838.
18. Howes, B. D.; Rodriguez-Lopez, J. N.; Smith, A. T.; Smulevich, G. Biochemistry 1997, 36, 1532.
19. Lebioda, L.; LaCount, M. W.; Zhang, E.; Chen, Y. P.; Han, K.; Whitton, M. M.; Lincoln, D. E.; Woodin, S. A. Nature (London) 1999, 401, 445.
20. de Serrano, V.; D'Antonio, J.; Franzen, S.; Ghiladi, R. A. Acta Crystallogr., Sect. D 2010, 66, 529.
21. Franzen, S.; Belyea, J.; Gilvey, L. B.; Davis, M. F.; Chaudhary, C. E.; Sit, T. L.; Lommel, S. A. Biochemistry 2006, 45, 9085.
22. Matsui, T.; Ozaki, S.-i.; Watanabe, Y. J. Biol. Chem. 1997, 272, 32735.
23. Matsui, T.; Ozaki, S.-i.; Watanabe, Y. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 9952.
24. Sakakura, M.; Morishima, I.; Terazima, M. Biochemistry 2002, 41, 4837.
25. Matsui, T.; Ozaki, S.-I.; Liong, E.; Phillips, G. N., Jr.; Watanabe, Y. J. Biol. Chem. 1999, 274, 2838.
26. Alayash, A. I.; Ryan, B. A. B.; Eich, R. F.; Olson, J. S.; Cashon, R. E. J. Biol. Chem. 1999, 274, 2029.
27. Fenwick, C. W.; English, A. M. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 12236.
28. Tanaka, M.; Ishimori, K.; Mukai, M.; Kitagawa, T.; Morishima, I. Biochemistry 1997, 36, 9889.
29. Yang, H. J.; Matsui, T.; Ozaki, S.; Kato, S.; Ueno, T.; Phillips, G. N.; Fuku-Zumi, S.; Watanabe, Y. Biochemistry 2008, 47, 2700.
30. Redaelli, C.; Monzani, E.; Santagostini, L.; Casella, L.; Sanangelantoni, A. M.; Pierattelli, R.; Banci, L. ChemBioChem 2002, 3, 226.
31. Tanaka, M.; Ishimori, K.; Morishima, I. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1996, 227, 393.
32. Davis, M. F.; Gracz, H.; Vendeix, F. A. P.; de Serrano, V.; Somasundaram, A.; Decatur, S. M.; Franzen, S. Biochemistry 2009, 48, 2164.
33. Otwinowski, Z.; Minor, W. Methods Enzymol. 1997, 276, 307.
34. Krissinel, E. B.; Winn, M. D.; Ballard, C. C.; Ashton, A. W.; Patel, P.; Potterton, E. A.; McNicholas, S. J.; Cowtan, K. D.; Emsley, P. Acta Crystallogr., Sect. D 2004, D60, 2250.
35. Potterton, L.; McNicholas, S.; Krissinel, E.; Gruber, J.; Cowtan, K.; Emsley, P.; Murshudov, G. N.; Cohen, S.; Perrakis, A.; Noble, M. Acta Crystallogr., Sect. D 2004, D60, 2288.
36. Emsley, P.; Cowtan, K. Acta Crystallogr., Sect. D 2004, D60, 2126.
37. Phillips, J. C.; Braun, R.; Wang, W.; Gumbart, J.; Tajkhorshid, E.; Villa, E.; Chipot, C.; Skeel, R. D.; Kale, L.; Schulten, K. J. Comput. Chem. 2005, 26, 1781.
38. Delley, B. J. Chem. Phys. 1990, 92, 508.
39. Delley, B. J. Chem. Phys. 2000, 113, 7756.
40. Perdew, J. P.; Burke, K.; Wang, Y. Phys. Rev. B: Condens. Matter 1996, 54, 16533.
41. Poulos, T. L.; Kraut, J. J. Biol. Chem. 1980, 255, 8199.
42. Fenton, H. J. H. J. Chem. Soc., Trans. 1894, 65, 899.
43. D'Antonio, J.; D'Antonio, E. L.; Thompson, M. K.; Bowden, E. F.; Franzen, S.; Smirnova, T.; Ghiladi, R. A. Biochemistry 2010, 49, 6600.
44. Nienhaus, K.; Deng, P.; Belyea, J.; Franzen, S.; Nienhaus, G. U. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 13264.
45. Belyea, J.; Belyea, C. M.; Lappi, S.; Franzen, S. Biochemistry 2006, 45, 14275.
46. Franzen, S.; Gilvey, L. B.; Belyea, J. L. Biochim. Biophys. Acta, Proteins Proteomics 2007, 1774, 121.
47. Ma, H. A.; Thompson, M. K.; Gaff, J.; Franzen, S. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 13823.
48. Yang, F.; Phillips, G. N., Jr. J. Mol. Biol. 1996, 256, 762.
49. de Serrano, V. S.; Davis, M. F.; Gaff, J. F.; Zhang, Q.; Chen, Z.; D'Antonio, E. L.; Bowden, E. F.; Rose, R.; Franzen, S. Acta Crystallogr., Sect. D 2010, 66, 770.
50. Nicoletti, F. P.; Thompson, M. K.; Howes, B. D.; Franzen, S.; Smulevich, G. Biochemistry 2010, ACS Just Accepted.
51. Thompson, M. K.; Franzen, S.; Ghiladi, R. A.; Reeder, B. J.; Svistunenko, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 17501.
52. Svistunenko, D. A.; Dunne, J.; Fryer, M.; Nicholls, P.; Reeder, B. J.; Wilson, M. T.; Bigotti, M. G.; Cutruzzola, F.; Cooper, C. E. Biophys. J. 2002, 83, 2845.
53. Meno, K.; Jennings, S.; Smith, A. T.; Henriksen, A.; Gajhede, M. Acta Crystallogr., Sect. D 2002, 58, 1803.
54. Wan, L. L.; Twitchett, M. B.; Eltis, L. D.; Mauk, A. G.; Smith, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 12825.
55. Davydov, R.; Osborne, R. L.; Shanmugam, M.; Du, J.; Dawson, J. H.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14995.
56. Sitter, A. J.; Shifflett, J. R.; Terner, J. J. Biol. Chem. 1988, 263, 13032.
57. Smith, A. T.; Veitch, N. C. Curr. Opin. Chem. Biol. 1998, 2, 269.
58. Vitello, L. B.; Erman, J. E.; Miller, M. A.; Wang, J.; Kraut, J. Biochemistry 1993, 32, 9807.
59. Bonagura, C. A.; Bhaskar, B.; Shimizu, H.; Li, H.; Sundaramoorthy, M.; McRee, D. E.; Goodin, D. B.; Poulos, T. L. Biochemistry 2003, 42, 5600.
60. Gajhede, M.; Schuller, D. J.; Henriksen, A.; Smith, A. T.; Poulos, T. L. Nat. Struct. Biol. 1997, 4, 1032.
61. Mukai, M.; Nagano, S.; Tanaka, M.; Ishimori, K.; Morishima, I.; Ogura, T.; Watanabe, Y.; Kitagawa, T. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 1758.
62. Phillips, G. N.; Arduini, R. M.; Springer, B. A.; Sligar, S. G. Proteins: Struct., Funct., Genet. 1990, 7, 358.
63. Ghiladi, R. A.; Medzihradszky, K. F.; Ortiz de Montellano, P. R. Biochemistry 2005, 44, 15093.
64. Heering, H. A.; Indiani, C.; Regelsberger, G.; Jakopitsch, C.; Obinger, C.; Smulevich., G. Biochemistry 2002, 41, 9237.
65. Huyett, J. E.; Doan, P. E.; Gurbiel, R.; Houseman, A. L. P.; Sivaraja, M.; Goodin, D. B.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 9033.
66. Pond, A. E.; Bruce, G. S.; English, A. M.; Sono, M.; Dawson, J. H. Inorg. Chim. Acta 1998, 275-276, 250.
67. Sturgeon, B. E.; Battenburg, B. J.; Lyon, B. J.; Franzen, S. Chem. Res. Toxicol. 2011, 24, 1862.
68. Badyal, S. K.; Eaton, G.; Mistry, S.; Pipirou, Z.; Basran, J.; Metcalfe, C. L.; Gumiero, A.; Handa, S.; Moody, P. C. E.; Raven, E. L. Biochemistry 2009, 48, 4738.
69. Laskowski, R. A.; MacArthur, M. W.; Moss, D. S.; Thornton, J. M. J. Appl. Crystallogr. 1993, 26, 283.