Function of the diiron cluster of Escherichia coli class Ia ribonucleotide reductase in proton-coupled electron transfer

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 23, 2013, Pages 8585-8593

  Wörsdörfer, Bigna ^a   Conner, Denise A ^a   Yokoyama, Kenichi ^b   Livada, Jovan ^a   Seyedsayamdost, Mohammad ^b   Jiang, Wei ^a   Silakov, Alexey ^a   Stubbe, Joanne ^b   Bollinger, J Martin ^a   Krebs, Carsten ^a  

^a PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

^b MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COORDINATED WATER; DENSITY FUNCTIONAL THEORY CALCULATIONS; ELECTRON TRANSFER; FREE RADICAL MECHANISM; PROTON-COUPLED ELECTRON TRANSFER; QUADRUPOLE DOUBLETS; RIBONUCLEOTIDE REDUCTASE; WATER LIGANDS;

AMINO ACIDS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRON TRANSITIONS; EQUIVALENCE CLASSES; ESCHERICHIA COLI; LIGANDS;

FREE RADICAL REACTIONS;

ESCHERICHIA COLI PROTEIN; IRON; RIBONUCLEOTIDE REDUCTASE; RIBONUCLEOTIDE REDUCTASE CLASS IA; UNCLASSIFIED DRUG; WATER;

ARTICLE; CATALYSIS; CONTROLLED STUDY; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRON TRANSPORT; ENZYME ACTIVE SITE; NONHUMAN; PROTON TRANSPORT;

ELECTRON TRANSPORT; ESCHERICHIA COLI; FERRIC COMPOUNDS; MOLECULAR STRUCTURE; PROTONS; RIBONUCLEOTIDE REDUCTASES;

EID: 84878902405     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja401342s     Document Type: Article

References (63)

1. Stubbe, J.; van der Donk, W. A. Chem. Rev. 1998, 98, 705
2. Nordlund, P.; Reichard, P. Annu. Rev. Biochem. 2006, 75, 681
3. Stubbe, J.; Ackles, D. J. Biol. Chem. 1980, 255, 8027
4. Licht, S.; Gerfen, G. J.; Stubbe, J. Science 1996, 271, 477
5. Mao, S. S.; Yu, G. X.; Chalfoun, D.; Stubbe, J. Biochemistry 1992, 31, 9752
6. 12-proteins; Kräutler, B.; Arigoni, D.; Golding, B. T., Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, 1998; p 321.
7. Uhlin, U.; Eklund, H. Nature 1994, 370, 533
8. Sintchak, M. D.; Arjara, G.; Kellogg, B. A.; Stubbe, J.; Drennan, C. L. Nat. Struct. Biol. 2002, 9, 293
9. Logan, D. T.; Andersson, J.; Sjöberg, B.-M.; Nordlund, P. Science 1999, 283, 1499
10. Ehrenberg, A.; Reichard, P. J. Biol. Chem. 1972, 247, 3485
11. Atkin, C. L.; Thelander, L.; Reichard, P.; Lang, G. J. Biol. Chem. 1973, 248, 7464
12. Sjöberg, B.-M.; Reichard, P.; Gräslund, A.; Ehrenberg, A. J. Biol. Chem. 1977, 252, 536
13. Sjöberg, B.-M.; Reichard, P.; Gräslund, A.; Ehrenberg, A. J. Biol. Chem. 1978, 253, 6863
14. Larsson, A.; Sjöberg, B.-M. EMBO J. 1986, 5, 2037
15. Stubbe, J.; Nocera, D. G.; Yee, C. S.; Chang, M. C. Y. Chem. Rev. 2003, 103, 2167
16. Ando, N.; Brignole, E. J.; Zimanyi, C. M.; Funk, M. A.; Yokoyama, K.; Asturias, F. J.; Stubbe, J.; Drennan, C. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2011, 108, 21046
17. Bennati, M.; Robblee, J. H.; Mugnaini, V.; Stubbe, J.; Freed, J. H.; Borbat, P. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15014
18. Bennati, M.; Weber, A.; Antonic, J.; Perlstein, L, D.; Robblee, J.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14988
19. Seyedsayamdost, M. R.; Chan, C. T.; Mugnaini, V.; Stubbe, J.; Bennati, M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15748
20. Ge, J.; Yu, G.; Ator, M. A.; Stubbe, J. Biochemistry 2003, 42, 10071
21. Seyedsayamdost, M. R.; Yee, C. S.; Reece, S. Y.; Nocera, D. G.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1562
22. Seyedsayamdost, M. R.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2226
23. Seyedsayamdost, M. R.; Xie, J.; Chan, C. T.; Schultz, P. G.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15060
24. Seyedsayamdost, M. R.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2522
25. Yokoyama, K.; Uhlin, U.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15368
26. Yokoyama, K.; Smith, A. A.; Corzilius, B.; Griffin, R. G.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18420
27. Climent, I.; Sjöberg, B.-M.; Huang, C. Y. Biochemistry 1992, 31, 4801
28. Ekberg, M.; Sahlin, M.; Eriksson, M.; Sjöberg, B.-M. J. Biol. Chem. 1996, 271, 20655
29. Reece, S. Y.; Hodgkiss, J. M.; Stubbe, J.; Nocera, D. G. Philos. Trans. R. Soc., B 2006, 361, 1351
30. Argirevic, T.; Riplinger, C.; Stubbe, J.; Neese, F.; Bennati, M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 17661
31. Ekberg, M.; Pötsch, S.; Sandin, E.; Thunnissen, M.; Nordlund, P.; Sahlin, M.; Sjöberg, B.-M. J. Biol. Chem. 1998, 273, 21003
32. Siegbahn, P. E. M.; Eriksson, L.; Himo, F.; Pavlov, M. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 10622
33. Bollinger, J. M., Jr.; Edmondson, D. E.; Huynh, B. H.; Filley, J.; Norton, J. R.; Stubbe, J. Science 1991, 253, 292
34. Thelander, L.; Larsson, B.; Hobbs, J.; Eckstein, F. J. Biol. Chem. 1976, 251, 1398
35. Salowe, S. P.; Ator, M. A.; Stubbe, J. Biochemistry 1987, 26, 3408
36. Fritscher, J.; Artin, E.; Wnuk, S.; Bar, G.; Robblee, J. H.; Kacprzak, S.; Kaupp, M.; Griffin, R. G.; Bennati, M.; Stubbe, J. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 7729
37. van der Donk, W. A.; Stubbe, J.; Gerfen, G. J.; Bellew, B. F.; Griffin, R. G. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 8908
38. Lynch, J. B.; Juarez-Garcia, C.; Münck, E.; Que, L., Jr. J. Biol. Chem. 1989, 264, 8091
39. Miller, M. A.; Gobena, F. T.; Kauffmann, K.; Münck, E.; Que, L., Jr.; Stankovich, M. T. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 1096
40. Bollinger, J. M., Jr.; Chen, S.; Parkin, S. E.; Mangravite, L. M.; Ley, B. A.; Edmondson, D. E.; Huynh, B. H. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5976
41. Han, W. G.; Sandala, G. M.; Giammona, D. A.; Bashford, D.; Noodleman, L. Dalton Trans. 2011, 40, 11164
42. Münck, E. In Physical Methods in Bioinorganic Chemistry; Que, L., Jr., Ed.; University Science Books: Sausalito, CA, 2000; p 287.
43. Kurtz, D. M. Chem. Rev. 1990, 90, 585
44. Karlsson, M.; Sahlin, M.; Sjöberg, B.-M. J. Biol. Chem. 1992, 267, 12622
45. DeFelippis, M. R.; Murthy, C. P.; Broitman, F.; Weinraub, D.; Faraggi, M.; Klapper, M. H. J. Phys. Chem. 1991, 95, 3416
46. Noodleman, L. J. Chem. Phys. 1981, 74, 5737
47. Högbom, M.; Galander, M.; Andersson, M.; Kolberg, M.; Hofbauer, W.; Lassmann, G.; Nordlund, P.; Lendzian, F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 3209
48. Roos, K.; Siegbahn, P. E. M. J. Biol. Inorg. Chem. 2011, 16, 553
49. Klamt, A.; Schüürmann, G. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1993, 2, 799
50. Cossi, M.; Rega, N.; Scalmani, G.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2003, 24, 669
51. Salowe, S.; Bollinger, J. M., Jr.; Ator, M.; Stubbe, J.; McCracken, J.; Peisach, J.; Samano, M. C.; Robins, M. J. Biochemistry 1993, 32, 12749
52. Malmström, B. G.; Reinhammar, B.; VänngaÌŠrd, T. Biochim. Biophys. Acta 1970, 205, 48
53. Aasa, R.; VänngaÌŠrd, T. J. Magn. Reson. 1975, 19, 308
54. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J. A., Jr.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J. M.; Klene, M.; Knox, J. E.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, Revision C.01, Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
55. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648
56. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B: Condens. Matter 1988, 37, 785
57. Krishnan, R.; Binkley, J. S.; Seeger, R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1980, 72, 650
58. Neese, F. WIREs Comput. Mol. Sci. 2012, 2, 73
59. Neese, F. J. Comput. Chem. 2003, 24, 1740
60. Neese, F.; Wennmohs, F.; Hansen, A.; Becker, U. Chem. Phys. 2009, 356, 98
61. Filatov, M. J. Chem. Phys. 2007, 127, 084101
62. Sinnecker, S.; Slep, L. D.; Bill, E.; Neese, F. Inorg. Chem. 2005, 44, 2245
63. Römelt, M.; Ye, S.; Neese, F. Inorg. Chem. 2009, 48, 784