Laccases: Complex architectures for one-electron oxidations

Biochemistry (Moscow)

Volumn 77, Issue 12, 2012, Pages 1395-1407

  Mot, A C ^a   Silaghi Dumitrescu, R ^a  

^a BABE BOLYAI UNIVERSITY   (Romania)

Author keywords

copper; dioxygen activation; laccase

Indexed keywords

LACCASE;

AMINO ACID SEQUENCE; CHEMISTRY; ELECTRON TRANSPORT; ENZYME ACTIVE SITE; GLYCOSYLATION; METABOLISM; MOLECULAR GENETICS; PROTEIN QUATERNARY STRUCTURE; REVIEW;

AMINO ACID SEQUENCE; CATALYTIC DOMAIN; ELECTRON TRANSPORT; GLYCOSYLATION; LACCASE; MOLECULAR SEQUENCE DATA; PROTEIN STRUCTURE, QUATERNARY;

EID: 84879457868     PISSN: 00062979     EISSN: 16083040     Source Type: Journal    
DOI: 10.1134/S0006297912120085     Document Type: Review

References (130)

1. Mayera, A. M.; and Staples, R. C. (2002) Phytochemistry, 60, 551-565.
2. Baldrian, P. (2006) FEMS Microbiol. Rev.; 30, 215-242.
3. Minussi, R. C.; Pastore, G. M.; and Duran, N. (2007) Bioresour. Technol.; 98, 158-164.
4. Zouari-Mechichi, H.; Mechichi, T.; Dhouib, A.; Sayadi, S.; Martinez, A. T.; and Martinez, M. J. (2006) Enzyme. Microb. Technol.; 39, 141-148.
5. Lomascolo, A.; Record, E.; Herpoel-Gimbert, I.; Delattre, M.; Robert, J. L.; Georis, J.; Dauvrin, T.; Sigoillot, J. C.; and Asther, M. (2003) J. Appl. Microbiol.; 94, 618-624.
6. Vikineswary, S.; Abdullah, N.; Renuvathani, M.; Sekaran, M.; Pandey, A.; and Jones, E. B. G. (2006) Bioresour. Technol.; 97, 171-177.
7. Hao, J.; Song, F.; Huang, F.; Yang, C.; Zhang, Z.; Zheng, Y.; and Tian, X. (2007) J. Ind. Microbiol. Biotechnol.; 34, 233-240.
8. Dedeyan, B.; Klonowska, A.; Tagger, S.; Tron, T.; Iacazio, G.; Gil, G.; and Le Petit, J. (2000) Appl. Environ. Microb.; 66, 926-929.
9. Tezuka, K.; Hayashi, M.; Ishikara, H.; Onozaki, K.; Nishimura, M.; and Takahashi, N. (1993) Biochem. Mol. Biol. Int.; 29, 395-402.
10. Sato, Y.; Wuli, B.; Sederoff, R.; and Whetten, R. (2001) J. Plant Res.; 114, 147-155.
11. Ranocha, P.; McDougall, G.; Hawkins, S.; Sterjiades, R.; Borderies, G.; Stewart, D.; Cabanes-Macheteau, M.; Boudet, A.-M.; and Goffner, D. (1999) Eur. J. Biochem.; 259, 485-495.
12. Givaudan, A.; Effosse, A.; Faure, D.; Potier, P.; Bouillant, M. L.; and Bally, R. (1993) FEMS Microbiol. Lett.; 108, 205-210.
13. Martins, L. O.; Soares, C. M.; Pereira, M. M.; Teixeira, M.; Costa, T.; Jones, G. H.; and Henriques, A. O. (2002) J. Biol. Chem.; 277, 18849-18859.
14. Suzuki, T.; Endo, K.; Ito, M.; Tsujibo, H.; Miyamoto, K.; and Inamori, Y. (2003) Biosci. Biotechnol. Biochem.; 67, 2167-2175.
15. Rosconi, F.; Fraguas, L. F.; Martinez-Drets, G.; and Castro-Sowinski, S. (2005) Enzyme Microb. Technol.; 36, 800-807.
16. Roberts, S. A.; Weichsel, A.; Grass, G.; Thakali, K.; Hazzard, J. T.; Tollin, G.; Rensing, C.; and Montfort, W. R. (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 99, 2766-2771.
17. Sanchez-Amat, A.; Lucas-Elio, P.; Fernandez, E.; Garcia-Borron, J. C.; and Solano, F. (2001) Biochim. Biophys. Acta, 1547, 104-116.
18. Brouwers, G.-J.; de Vrind, J. P.; Corstiens, P. L.; Cornelis, P.; Baysse, C.; and de Vrind-de Jong, E. W. (1999) Appl. Environ. Microbiol.; 65, 1762-1768.
19. Hattori, M.; Tsuchihara, K.; Noda, H.; Konishi, H.; Tamura, Y.; Shinoda, T.; Nakamura, M.; and Hasegawa, T. (2010) Insect. Biochem. Mol. Biol.; 40, 331-338.
20. Bourbonnais, R.; and Paice, M. G. (2004) Appl. Microbiol. Biotechnol.; 36, 823-827.
21. Dean, J. F. D.; LaFayette, P. R.; Rugh, C.; Tristram, A. H.; Hoopes, J. T.; Eriksson, K.-E. L.; and Merkle, S. A. (1998) in Lignin and Lignan Biosynthesis (Lewis, N. G.; and Sarkanen, S.; eds.) ACS Symposium Series 697, Washington DC, pp. 96-99.
22. Jeon, J.-R.; Baldrian, P.; Murugesan, K.; and Chang, Y.-S. (2011) Microb. Biotechnol.; 3, 318-332.
23. Pezet, R.; Pont, V.; and Hoang-Van, K. (1992) in Advances in Botrytis Research (Verhoeff, K.; Malathrakis, N. E.; and Williamson, B.; eds.) Recent Pudoc Scientific, Wageningen, pp. 87-92.
24. Johansson, M.; Denekamp, M.; and Asiegbu, F. O. (1999) Mycol. Res.; 103, 365-371.
25. Binz, T.; and Canevascini, G. (1996) Mycol. Res.; 100, 1060-1064.
26. Williamson, P. R. (1996) J. Bacteriol.; 176, 656-664.
27. Zhu, X.; Gibbons, J.; Garcia-Rivera, J.; Casadevall, A.; and Williamson, P. R. (2001) Infect. Immun.; 69, 5589-5596.
28. Liu, L.; Tewari, R. P.; and Williamson, P. R. (1996) Infect. Immun.; 67, 6034-6039.
29. Hirose, J.; Nasu, M.; and Yokoi, H. (2003) Biotechnol. Lett.; 25, 1609-1612.
30. Worrall, J. J.; Chet, I.; and Huttermann, A. (1986) J. Gen. Appl. Microbiol.; 132, 2527-2533.
31. Andersen, S. O. (2010) Insect. Biochem. Mol. Biol.; 40, 166-178.
32. Xu, F. (1996) Biochemistry, 35, 7608-7614.
33. Gorbacheva, M.; Morozova, O.; Shumakovich, G.; Streltsov, A.; Shleev, S.; and Yaropolov, A. (2009) Bioorg. Chem.; 37, 1-5.
34. Morozova, O. V.; Shumakovich, G. P.; Shleev, S. V.; and Yaropolov, Y. I. (2007) App. Biochem. Microb.; 43, 523-535.
35. Morozova, O. V.; Shumakovich, G. P.; Gorbacheva, M. A.; Shleev, S. V.; and Yaropolov, A. I. (2007) Biochemistry (Moscow), 10, 1136-1150.
36. Widsten, P.; and Kandelbauer, A. (2008) Enzyme Microb. Technol.; 42, 293-307.
37. Kunamneni, A.; Camarero, S.; Garcia-Burgos, C.; Plou, F. J.; Ballesteros, A.; and Alcalde, M. (2008) Microbial. Cell. Factories, 7, 1-17.
38. Kunamneni, A.; Plou, F. J.; Ballesteros, A.; and Alcalde, M. (2008) Recent. Pat. Biotechnol.; 2, 10-24.
39. Strong, P. J.; and Claus, H. (2011) Crit. Rev. Env. Sci. Tec.; 41, 373-434.
40. Solomon, E. I.; Augustine, A. J.; and Yoon, J. (2008) Dalton Trans.; 14, 3921-3932.
41. Rodgers, C. J.; Blanford, C. F.; Giddens, S. R.; Skamnioti, P.; Armstrong, F. A.; and Gurr, S. J. (2009) Trends Biotechnol.; 28, 63-72.
42. Ducros, V.; Brzozowski, A. M.; Wilson, K. S.; Brown, S. H.; Ostergaard, P.; Schneider, P.; Yaver, D. S.; Pedersen, A. H.; and Davies, G. J. (1998) Nat. Struct. Biol.; 5, 310-316.
43. Adman, E. T. (1991) Adv. Protein. Chem.; 42, 144-197.
44. Lindley, P. F. (2001) in Handbook of Metalloproteins, Marcel Dekker, Inc.; New York, pp. 763-811.
45. Skalova, T.; Dohnalek, J.; Ostergaard, L. H.; Ostergaard, P. R.; Duskova, J.; Stepankova, A.; and Hasek, J. (2009) J. Mol. Biol.; 385, 1165-1178.
46. Nakamura, K.; and Go, N. (2005) Cell. Mol. Life Sci.; 62, 2050-2066.
47. Pezet, R. (1998) FEMS Microbiol. Lett.; 167, 203-208.
48. Wang, H. X.; and Ng, T. B. (2004) Biochem. Biophys. Res. Commun.; 315, 450-454.
49. Enguita, F. J.; Martins, L. O.; Henriques, A. O.; and Carrondo, M. A. (2003) J. Biol. Chem.; 278, 19416-19425.
50. Kumar, S. V. S.; Phale, P. S.; Durani, S.; and Wangikar, P. P. (2003) Biotechnol. Bioeng.; 83, 386-394.
51. Giardina, P.; Faraco, V.; Pezzella, C.; Piscitelli, A.; Vanhulle, S.; and Sannia, G. (2010) Cell. Mol. Life Sci.; 67, 369-385.
52. Nun, N. B.; Lev, A. T.; Harel, E.; and Mayer, A. M. (1988) Phytochemistry, 27, 2505-2509.
53. Holker, U.; Dohse, J.; and Hofer, M. (2002) Folia Microbiol.; 47, 423-427.
54. Forootanfar, H.; Faramarzi, M. A.; Shahverdi, A. R.; and Yazdia, M. T. (2011) Bioresour. Technol.; 102, 1808-1814.
55. Froehner, S. C.; and Eriksson, K.-E. (1974) J. Bacteriol.; 120, 458-465.
56. Rigling, D.; and Alfen, N. K. V. (1993) Appl. Environ. Microbiol.; 59, 3634-3639.
57. Mot, A. C.; Parvu, M.; Damian, G.; Irimie, F. D.; Darula, Z.; Medzihradszky, K. F.; Brem, B.; and Silaghi-Dumitrescu, R. (2012) Process Biochem.; DOI 10.1016/j.procbio.2012.03.006.
58. Hakulinen, N.; Andberg, M.; Kallio, J.; Koivula, A.; Kruus, K.; and Rouvinen, J. (2008) J. Struct. Biol.; 162, 29-39.
59. Kallio, J. P.; Gasparetti, C.; Andberg, M.; Boer, H.; Koivula, A.; Kruus, K.; and Rouvinen, J. (2011) FEBS J.; 278, 2283-2295.
60. Andberg, M.; Hakulinen, N.; Auer, S.; Saloheimo, M.; Koivula, A.; Rouvinen, J.; and Kruus, K. (2009) FEBS J.; 276, 6285-6300.
61. Chen, Z.; Durao, P.; Silva, C. S.; Pereira, M. M.; Todorovic, S.; Hildebrandt, P.; Bento, I.; Lindley, P. F.; and Martins, L. O. (2010) Dalton. Trans.; 39, 2875-2882.
62. Kiiskinen, L.-L.; and Saloheimo, M. (2004) Appl. Environ. Microbiol.; 70, 137-144.
63. Germann, U.; Muller, G.; Hunziker, P.; and Lerch, K. (1988) J. Biol. Chem.; 263, 885-896.
64. Fernandez-Larrea, J.; and Stahl, U. (1996) Mol. Gen. Genet.; 252, 539-551.
65. Bulter, T.; Alcalde, M.; Sieber, V.; Meinhold, P.; Schlachtbauer, C.; and Arnold, F. H. (2003) Appl. Environ. Microbiol.; 69, 987-995.
66. Wahleithner, J. A.; Xu, F.; Brown, K. M.; Brown, S. H.; Golightly, E. J.; Halkier, T.; Kauppinen, S.; Pederson, A.; and Schneider, P. (1996) Curr. Genet.; 29, 395-403.
67. De Souza, C. G. M.; and Peralta, R. M. (2003) J. Basic. Microbiol.; 43, 278-286.
68. Wang, H. X.; Ng, and T. B. (2006) Appl. Microbiol. Biotechnol.; 69, 521-525.
69. Ng, T. B.; and Wang, H. X. (2004) Biochem. Biophys. Res. Commun.; 313, 37-41.
70. Edens, W. A.; Goins, T. Q.; Dooley, D.; and Henson, J. M. (1999) Appl. Environ. Microbiol.; 65, 3071-3074.
71. Yaver, D. S.; Xu, F.; Golightly, E. J.; Brown, K. M.; Brown, S. H.; Rey, M. W.; Schneider, P.; Halkier, T.; Mondorf, K.; and Dalboge, H. (1996) Appl. Environ. Microbiol.; 62, 834-841.
72. Min, K. L.; Kim, Y. H.; Kim, Y. W.; Jung, H. S.; and Hah, Y. C. (2001) Arch. Biochem. Biophys.; 392, 279-286.
73. Junghanns, C.; Pecyna, M. J.; Bohm, D.; Jehmlich, N.; Martin, C.; von Bergen, M.; Schauer, F.; Hofrichter, M.; and Schlosser, D. (2009) Appl. Microbiol. Biotechnol.; 84, 1095-1105.
74. Palmieri, G.; Cennamo, G.; Faraco, V.; Amoresano, A.; Sannia, G.; and Giardina, P. (2003) Enzyme. Microb. Technol.; 33, 220-230.
75. Giardina, P.; Autore, F.; Faraco, V.; Festa, G.; Palmieri, G.; Piscitelli, A.; and Sannia, G. (2007) Appl. Microbiol. Biotechnol.; 75, 1293-1300.
76. Faraco, V.; Ercole, C.; Festa, G.; Giardina, P.; Piscitelli, A.; and Sannia, G. (2008) Appl. Microbiol. Biotechnol.; 77, 1329-1335.
77. Shleev, S. V.; Morozova, O.; Nikitina, O.; Gorshina, E. S.; Rusinova, T.; Serezhenkov, V. A.; Burbaev, D. S.; Gazaryan, I. G.; and Yaropolov, A. I. (2004) Biochimie, 86, 693-703.
78. Ryden, L. G.; and Hunt, L. T. (1993) J. Mol. Evol.; 36, 41-66.
79. Matera, I.; Gullotto, A.; Tilli, S.; Ferraroni, M.; Scozzafava, A.; and Briganti, F. (2008) Inorg. Chim. Acta, 361, 4129-4137.
80. Hilden, K.; Hakaa, T. K.; and Lundell, T. (2009) Biotechnol. Lett.; 31, 1117-1128.
81. Zhukova, Y. N.; Zhukhlistova, N. E.; Lyashenko, A. V.; Morgunova, E. Y.; Zaitsev, V. N.; and Mikhaoelov, A. M. (2007) Kristallografiya, 52, 854-865.
82. Kyritsis, P.; Messerchmidt, A.; Huber, R.; Salmon, G. A.; and Sykes, A. G. (1993) J. Chem. Soc. Dalton Trans.; 731-735.
83. Piontek, K.; Antorini, M.; and Choinowski, T. (2002) J. Biol. Chem.; 277, 37663-37669.
84. Quintanar, L.; Stoj, C.; Taylor, A. B.; Hart, P. J.; Kosman, D. J.; and Solomon, E. I. (2007) Acc. Chem. Res.; 40, 445-452.
85. Messerschmidt, A. (1997) Multi-copper Oxidases, World Scientific, Singapore, pp. 107-109.
86. Kataoka, K.; Sugiyama, R.; Hirota, S.; Inoue, M.; Urata, K.; Minagawa, Y.; Seo, D.; and Sakurai, T. (2009) J. Biol. Chem.; 284, 14405-14413.
87. Durao, P.; Chen, Z.; Fernandes, A. T.; Hildebrandt, P.; Murgida, D. H.; Todorovic, S.; Pereira, M. M.; Melo, E. P.; and Martins, L. O. (2008) J. Biol. Inorg. Chem.; 13, 183-193.
88. Hakulinen, N.; Kiiskinen, L.-L.; Kruus, K.; Saloheimo, M.; Paananen, A.; Koivula, A.; and Rouvinen, J. (2002) Struct. Biol.; 9, 601-605.
89. Hakulinen, N.; Kruus, K.; Koivula, A.; and Rouvinen, J. (2006) Biochem. Biophys. Res. Commun.; 350, 929-934.
90. Palmer, A. E.; Szilagyi, R. K.; Cherry, J. R.; Jones, A.; Xu, F.; and Solomon, E. I. (2003) Inorg. Chem.; 42, 4006-4017.
91. Solomon, E. I.; Szilagyi, R. K.; George, S. D.; and Basumallick, L. (2004) Chem. Rev.; 104, 419-458.
92. Palmer, A. E.; Randall, D. W.; Xu, F.; and Solomon, E. I. (1999) J. Am. Chem. Soc.; 121, 7138-7149.
93. Shleev, S.; Tkac, J.; Christenson, A.; Ruzgas, T.; Yaropolov, A. I.; Whittaker, J. W.; and Gorton, L. (2005) Biosens. Bioel.; 20, 2517-2554.
94. Reinhammar, B. R. M. (1972) Biochim. Biophys. Acta, 275, 245-259.
95. Shleev, S.; Nikitina, O.; Christenson, A.; Reimann, C. T.; Yaropolov, A. I.; Ruzgas, T.; and Gorton, L. (2007) Bioorg. Chem.; 35, 35-49.
96. Klonowska, A.; Gaudin, C.; Fournel, A.; Asso, M.; Le Petit, J.; and Giorgi, M. (2002) Eur. J. Biochem.; 269, 6119-6125.
97. Xu, F.; Shin, W.; Brown, S. H.; Wahleitner, J. A.; Sundaram, U. M.; and Solomon, E. I. (1996) Biochim. Biophys. Acta, 1292, 303-311.
98. Sadhasivam, S.; Savitha, S.; Swaminathan, K.; and Lin, F. H.-L. (2008) Process Biochem.; 43, 736-742.
99. Jung, H.; Xu, F.; and Li, K. (2002) Enzyme Microb. Technol.; 30, 161-168.
100. Kruus, K.; Kiiskinen, L.-L.; Saloheimo, M.; Hakulinen, N.; Rouvinen, J.; Paananen, A.; Linder, M.; and Viikari, L. (2002) Appl. Microbiol. Biotechnol.; 59, 198-204.
101. Sakurai, T.; and Kataoka, K. (2007) Cell. Mol. Life Sci.; 64, 2642-2656.
102. Gallaway, J.; Wheeldon, I.; Rincon, R.; Atanassov, P.; Banta, S.; and Barton, S. C. (2008) Biosens. Bioel.; 23, 1229-1235.
103. Xu, F.; Berka, R. M.; Waheithner, J. A.; Nelson, B. A.; Shuster, J. R.; Brown, S. H.; Palmer, A. E.; and Solomon, E. I. (1998) Biochem. J.; 334, 63-70.
104. Melo, E. P.; Fernandes, A. T.; Durao, P.; and Martins, L. O. (2007) Biochem. Soc. Trans.; 35, 1579-1582.
105. Xu, F.; Palmer, A. E.; Yaver, D. S.; Berka, R. M.; Gambetta, G. A.; Brown, S. H.; and Solomon, E. I. (1999) J. Biol. Chem.; 274, 12372-12375.
106. Gray, H. B.; Malmstrom, B. G.; and Williams, R. J. (2000) J. Biol. Inorg. Chem.; 5, 551-559.
107. Garavaglia, S.; Cambria, M. T.; Miglio, M.; Ragusa, S.; Iacobazzi, V.; Palmieri, F.; D'Ambrosio, C.; Scaloni, A.; and Rizzi, M. (2004) J. Mol. Biol.; 342, 1519-1531.
108. Tadesse, M. A.; D'Annibale, A.; Galli, C.; Gentilia, P.; and Sergia, F. (2008) Org. Biomol. Chem.; 6, 868-878.
109. Machonkin, T. E.; Quintanar, L.; Palmer, A. E.; Hassett, R.; Severance, S.; Kosman, D. J.; and Solomon, E. I. (2001) J. Am. Chem. Soc.; 123, 5507-5517.
110. Enguita, F. J.; Marc, D.; Martins, L. O.; Grenha, R.; Henriques, A. O.; Lindley, P. F.; and Carrondo, M. A. (2004) J. Biol. Chem.; 279, 23472-23476.
111. Torres, J.; Svistunenko, D.; Karlsson, B.; Cooper, C. E.; and Wilson, M. T. (2002) J. Am. Chem. Soc.; 124, 963-967.
112. Wynn, R. M.; Sarkar, H. K.; Holwerda, H. A.; and Knaff, D. B. (1983) FEBS J.; 156, 23-28.
113. Shin, K.-S.; and Lee, Y.-J. (2000) Arch. Biochem. Biophys.; 384, 109-115.
114. Ferraroni, M.; Myasoedova, N. M.; Schmatchenko, V.; Leontievsky, A. A.; Golovleva, L. A.; Scozzafava, A.; and Briganti, F. (2007) BMC Struct. Biol.; 7, 60.
115. Bento, I.; Martins, L. O.; Lopes, G. G.; Carrondo, M. A.; and Lindley, P. F. (2005) Dalton. Trans.; 3507-3513.
116. Lee, S. K.; George, S. D.; Antholine, W. E.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; and Solomon, E. I. (2002) J. Am. Chem. Soc.; 124, 6180-6193.
117. Yoon, J.; and Solomon, E. I. (2007) J. Am. Chem. Soc.; 129, 13127-13136.
118. Yoon, J.; Liboiron, B. D.; Sarangi, R.; Hodgson, K. O.; Hedman, B.; and Solomon, E. I. (2007) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104, 13609-13614.
119. Bukh, C.; Lund, M.; and Bjerrum, M. J. (2006) J. Inorg. Biochem.; 100, 1547-1557.
120. Thuesen, M. H.; Farver, O.; Reinhammar, B.; and Ulstrup, J. (1998) Acta Chem. Scand.; 52, 555-562.
121. Huang, H.; Zoppellaro, G.; and Sakurai, T. (1999) J. Biol. Chem.; 274, 32718-32724.
122. Quintanar, L.; Stoj, C.; Wang, T. P.; Kosman, D. J.; and Solomon, E. I. (2005) Biochemistry, 44, 6081-6091.
123. Shin, W.; Sundraham, U. M.; Cole, J. L.; Zhang, H.-M.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; and Solomon, E. I. (1996) J. Am. Chem. Soc.; 118, 3202-3215.
124. Clark, P. A.; and Solomon, E. I. (1992) J. Am. Chem. Soc.; 114, 1108-1110.
125. Solomon, E. I.; Chen, P.; Metz, M.; Lee, S. K.; and Palmer, A. E. (2001) Angew. Chem. Int. Ed. Engl.; 40, 4570-4590.
126. Augustine, A. J.; Kjaergaard, C.; Qayyum, M.; Ziegler, L.; Kosman, D. J.; Hodgson, K. O.; Hedman, B.; and Solomon, E. I. (2010) J. Am. Chem. Soc.; 132, 6057-6067.
127. Yoon, J.; Fujii, S.; and Solomon, E. I. (2009) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106, 6585-6590.
128. Bento, I.; Silva, C. S.; Chen, Z.; Martins, L. O.; Lindley, P. F.; and Soares, C. M. (2010) BMC Struct. Biol.; 10, 28.
129. Srnec, M.; Ryde, U.; and Rulisek, L. (2011) Faraday Discuss.; 148, 41-53.
130. Yaropolov, A. I.; Skorobogatko, O. V.; Vartanov, S. S.; and Varfolomeev, S. D. (1994) Appl. Biochem. Biotechnol.; 49, 257-280.