Spectroscopic studies of the mononuclear non-heme FeII enzyme FIH: Second-sphere contributions to reactivity

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 26, 2013, Pages 9665-9674

  Light, Kenneth M ^a   Hangasky, John A ^b   Knapp, Michael J ^b   Solomon, Edward I ^a  

^a STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF MASSACHUSETTS   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIDENTATE COORDINATION; HYPOXIA-INDUCIBLE FACTOR 1; HYPOXIA-INDUCIBLE FACTORS; MAGNETIC CIRCULAR DICHROISMS; METAL-TO-LIGAND CHARGE TRANSFER; SPECTROSCOPIC STUDIES; TRANSACTIVATION DOMAIN; VARIABLE TEMPERATURE;

CARBOXYLATION; ELECTRONIC STRUCTURE; PORPHYRINS; SPECTROSCOPIC ANALYSIS;

ENZYMES;

2 OXOACID; CARBONYL DERIVATIVE; CARBOXYLIC ACID; DIOXYGENASE; HYPOXIA INDUCIBLE FACTOR 1ALPHA; NONHEME IRON PROTEIN; OXYGEN; PTERIN;

ARTICLE; CATALYSIS; CHEMICAL MODEL; CHEMICAL REACTION; CIRCULAR DICHROISM; ELECTRON; GEOMETRY; HYDROGEN BOND; HYDROXYLATION; HYPOXIA; LOW TEMPERATURE; PROTEIN STRUCTURE; SPECTROSCOPY; SPECTRUM; TRANSACTIVATION; ULTRAVIOLET RADIATION;

CIRCULAR DICHROISM; CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; HUMANS; MIXED FUNCTION OXYGENASES; MODELS, MOLECULAR; QUANTUM THEORY; RECOMBINANT PROTEINS; REPRESSOR PROTEINS; SPECTROSCOPY, NEAR-INFRARED;

EID: 84879755978     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja312571m     Document Type: Article

References (61)

1. Solomon, E. I.; Brunold, T. C.; Davis, M. I.; Kemsley, J. N.; Lee, S.-K.; Lehnert, N.; Neese, F.; Skulan, A. J.; Yang, Y.-S.; Zhou, J. Chem. Rev. 2000, 100, 235-349
2. Que, L., Jr.; Ho, R. Y. N. Chem. Rev. 1996, 96, 2607-2624
3. Schenk, G.; Pau, M. Y. M.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 505-515
4. Neidig, M. L.; Solomon, E. I. Chem. Commun. 2005, 5843-5863
5. Hegg, E. L.; Que, L., Jr. Eur. J. Biochem. 1997, 250, 625-629
6. Que, L., Jr. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 182-184
7. Koehntop, K. D.; Emerson, J. P.; Que, L., Jr. J. Biol. Inorg. Chem. 2005, 10, 87-93
8. Hampton-Smith, R. J.; Peet, D. J. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2009, 1177, 19-29
9. Schofield, C. J.; Ratcliffe, P. J. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2004, 5, 343-354
10. Semenza, G. L. Annu. Rev. Cell. Dev. Biol. 1999, 15, 551-578
11. Semenza, G. L. Physiology 2004, 19, 176-182
12. Metzen, E.; Ratcliffe, P. J. Biol. Chem. 2004, 385, 223-230
13. McNeill, L. A.; Hewitson, K. S.; Claridge, T. D.; Seibel, J. F.; Horsfall, L. E.; Schofield, C. J. Biochem. J. 2002, 367, 571-575
14. Lando, D.; Peet, D. J.; Whelan, D. A.; Gorman, J. J.; Whitelaw, M. L. Science 2002, 295, 858-861
15. Hewitson, K. S.; McNeill, L. A.; Riordan, M. V.; Tian, Y.-M.; Bullock, A. N.; Welford, R. W.; Elkins, J. M.; Oldham, N. J.; Bhattacharya, S.; Gleadle, J. M.; Ratcliffe, P. J.; Pugh, C. W.; Schofield, C. J. J. Biol. Chem. 2002, 277, 26351-26355
16. Elkins, J. M.; Hewitson, K. S.; McNeill, L. A.; Seibel, J. F.; Schlemminger, I.; Pugh, C. W.; Ratcliffe, P. J.; Schofield, C. J. J. Biol. Chem. 2003, 278, 1802-1806
17. Saban, E.; Chen, Y.-H.; Hangasky, J. A.; Taabazuing, C. Y.; Holmes, B. E.; Knapp, M. J. Biochemistry 2011, 50, 4733-4740
18. Ehrismann, D.; Flashman, E.; Genn, D. N.; Mathioudakis, N.; Hewitson, K. S.; Ratcliffe, P. J.; Schofield, C. J. Biochem.. J. 2007, 401, 227-234
19. Zhou, J.; Gunsior, M.; Bachmann, B. O.; Townsend, C. A.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 13539-13540
20. Ryle, M. J.; Padmakumar, R.; Hausinger, R. P. Biochemistry 1999, 38, 15278-15286
21. Matthews, M. L.; Krest, C. M.; Barr, E. W.; Vaillancourt, F. H.; Walsh, C. T.; Green, M. T.; Krebs, C.; Bollinger, J. M., Jr. Biochemistry 2009, 48, 4331-4343
22. Chow, M. S.; Eser, B. E.; Wilson, S. A.; Hodgson, K. O.; Hedman, B.; Fitzpatrick, P. F.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 7685-7698
23. Ryle, M. J.; Liu, A.; Muthukumaran, R. B.; Ho, R. Y. N.; Koehntop, K. D.; McCracken, J.; Que, L., Jr.; Hausinger, R. P. Biochemistry 2003, 42, 1854-1862
24. Henshaw, T. F.; Feig, M.; Hausinger, R. P. J. Inorg. Biochem. 2004, 98, 856-861
25. Chen, Y.-H.; Comeaux, L. M.; Herbst, R. W.; Saban, E.; Kennedy, D. C.; Maroney, M. J.; Knapp, M. J. J. Inorg. Biochem. 2008, 102, 2120-2129
26. Zhou, J.; Rocklin, A. M.; Lipscomb, J. D.; Que, L., Jr.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4602-4609
27. Rocklin, A. M.; Kato, K.; Liu, H.; Que, L., Jr.; Lipscomb, J. D. J. Biol. Inorg. Chem. 2004, 9, 171-182
28. Neidig, M. L.; Brown, C. D.; Light, K. M.; Fujimori, D. G.; Nolan, E. M.; Price, J. C.; Barr, E. W.; Bollinger, J. M., Jr.; Krebs, C.; Walsh, C. T.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14224-14231
29. Dann, C. E., III; Bruick, R. K.; Diesnhofer, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 15351-15356
30. Solomon, E. I.; Pavel, E. G.; Loeb, K. E.; Campochiaro, C. Coord. Chem. Rev. 1995, 144, 369-460
31. Pavel, E. G.; Kitajima, N.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 3949-3962
32. Pavel, E. G.; Zhou, J.; Busby, R. W.; Gunsior, M.; Townsend, C. A.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 743-753
33. Zhou, J.; Kelly, W. L.; Bachmann, B. O.; Gunsior, M.; Townsend, C. A.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7388-7398
34. Frisch, M. J.; Gaussian 09, Revision A.1; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
35. Tomasi, J.; Mennucci, B.; Cammi, R. Chem. Rev. 2005, 105, 2999-3093
36. Neidig, M. L.; Decker, A.; Choroba, O. W.; Huang, F.; Kavana, M.; Moran, G. R.; Spencer, J. B.; Solomon, E. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 12966-12973
37. Hegg, E. L.; Whiting, A. K.; Saari, R. E.; McCracken, J.; Hausinger, R. P.; Que, L., Jr. Biochemistry 1999, 38, 16714-16726
38. Wick, C. R.; Lanig, H.; Jäger, C. M.; Burzlaff, N.; Clark, T. Eur. J. Inorg. Chem. 2012, 31, 4973-4985
39. Zhang, Z.; Ren, J.; Stammers, D. K.; Baldwin, J. E.; Harlos, K.; Schofield, C. J. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 127-133
40. O'Brien, J. R.; Schuller, D. J.; Yang, V. S.; Dillard, B. D.; Lanzilotta, W. N. Biochemistry 2003, 42, 5547-5554
41. Conejo-Garcia, A.; McDonough, M. A.; Loenarz, C.; McNeill, L. A.; Hewitson, K. S.; Ge, W.; Liénard, B. M.; Schofield, C. J.; Clifton, I. J. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20, 6125-6128
42. Diebold, A. R.; Brown-Marshall, C. D.; Neidig, M. L.; Brownlee, J. M.; Moran, G. R.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 18148-18160
43. Price, J. C.; Barr, E. W.; Tirupati, B.; Bollinger, J. M., Jr.; Krebs, C. Biochemistry. 2003, 42, 7497-7508
44. Price, J. C.; Barr, E.W.; Glass, T. E.; Krebs, C.; Bollinger, J. M., Jr. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13008-13009
45. Hoffart, L. M.; Barr, E. W.; Guyer, R. B.; Bollinger, J. M., Jr.; Krebs, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 14738-14743
46. Yu, B.; Hunt, J. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 14315-14320
47. Wilmouth, R. C.; Turnbull, J. J.; Welford, R. W. D.; Clifton, I. J.; Prescott, A. G.; Schofield, C. J. Structure 2002, 10, 93-103
48. Clifton, I. J.; Doan, L. X.; Sleeman, M. C.; Topf, M.; Suzuki, H.; Wilmouth, R. C.; Schofield, C. J. J. Biol. Chem. 2003, 278, 20843-20850
49. Yang, C.; Pflugrath, J. W.; Camper, D. L.; Foster, M. L.; Pernich, D. J.; Walsh, T. A. Biochemistry 2004, 43, 10414-10423
50. Brownlee, J.; He, P.; Moran, G. R.; Harrison, D. H. T. Biochemistry 2008, 47, 2002-2013
51. Sato, N.; Uragami, Y.; Nishizaki, T.; Takahashi, Y.; Sazaki, G.; Sugimato, K.; Nonaka, T.; Masai, E.; Fukuda, M.; Senda, T. J. Mol. Biol. 2002, 321, 621-636
52. Kovaleva, E. G.; Lipscomb, J. D. Science 2007, 316, 453-457
53. Vetting, M. W.; Wackett, L. P.; Que, L., Jr.; Lipscomb, J. D.; Ohlendorf, D. H. J. Bacteriol. 2004, 186, 1945-1958
54. Andersen, O. A.; Flatmark, T.; Hough, E. J. Mol. Biol. 2001, 314, 279-291
55. Andersen, O. A.; Stokka, A. J.; Flatmark, T.; Hough, E. J. Mol. Biol. 2003, 333, 747-757
56. Karlsson, A.; Parales, J. V.; Parales, R. E.; Gibson, D. T.; Eklund, H.; Ramaswamy, S. Science 2003, 299, 1039-1042
57. Colbert, C. L.; Agar, N. Y.; Kumar, P.; Chakko, M. N.; Sinha, S. C.; Powlowski, J. B.; Eltis, L. D.; Bolin, J. T. PLoS ONE 2013, 8 e52550 http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0052550. Accessed March 22, 2013
58. Nojiri, H.; Ashikawa, Y.; Noguchi, H.; Nam, J.-W.; Urata, M.; Fujimoto, Z.; Uchimura, H.; Terada, T.; Nakamura, S.; Shimizu, K.; Yoshida, T.; Habe, H.; Omori, T. J. Mol. Biol. 2005, 351, 355-370
59. Ashikawa, Y.; Fujimoto, Z.; Noguchi, H.; Habe, H.; Omori, T.; Yamane, H.; Nojiri, H. Structure 2006, 14, 1779-1789
60. Ashikawa, Y.; Fujimoto, Z.; Usami, Y.; Inoue, K.; Noguchi, H.; Yamane, H.; Nojiri, H. BMC Struct. Biol. 2012, 12 1472-6807/12/15 http://www. biomedcentral.com/1472-6807/12/15. Accessed December 23, 2012
61. Hangasky, J. A.; Taabazuing, C. Y.; Valliere, M. A.; Knapp, M. J. Metallomics 2013, 5 mt/c3mt20153h http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/ 2013/mt/c3mt20153h, accessed March 22, 2013