Role of oxido incorporation and ligand lability in expanding redox accessibility of structurally related Mn4 clusters

Chemical Science

Volumn 4, Issue 10, 2013, Pages 3986-3996

  Kanady, Jacob S ^a   Tran, Rosalie ^b   Stull, Jamie A ^c   Lu, Luo ^c   Stich, Troy A ^c   Day, Michael W ^a   Yano, Junko ^b   Britt, R David ^c   Agapie, Theodor ^a  

^a CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^b LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

^c UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACETATE ANIONS; ANCILLARY LIGANDS; COORDINATION ENVIRONMENT; HIGH OXIDATION STATE; OXIDATION STATE; OXIDIZED STATE; PHOTOSYSTEM II; SYNTHESIS AND CHARACTERIZATIONS;

BINDING ENERGY; CARBOXYLATION; CHELATION; CYCLIC VOLTAMMETRY; LIGANDS; MANGANESE; OXIDATION; PROTEINS; SYNTHESIS (CHEMICAL);

MANGANESE COMPOUNDS;

EID: 84883292689     PISSN: 20416520     EISSN: 20416539     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3sc51406d     Document Type: Article

References (82)

1. J. P. McEvoy, G. W. Brudvig, Chem. Rev., 2006, 106, 4455-4483
2. P. Joliot, Biochim. Biophys. Acta, 1965, 102, 116-134
3. B. Kok, B. Forbush, M. McGloin, Photochem. Photobiol., 1970, 11, 457-475
4. D. R. J. Kolling, N. Cox, G. M. Ananyev, R. J. Pace, G. C. Dismukes, Biophys. J., 2012, 103, 313-322
5. V. L. Pecoraro, M. J. Baldwin, M. T. Caudle, W. Y. Hsieh, N. A. Law, Pure Appl. Chem., 1998, 70, 925-929
6. V. L. Pecoraro and W. Y. Hsieh, in Manganese and its Role in Biological Systems, ed. A. Sigel and H. Sigel, Marcel Dekker, Inc., New York, 2000, pp. 429–504
7. E. M. Sproviero, J. A. Gascon, J. P. McEvoy, G. W. Brudvig, V. S. Batista, J. Am. Chem. Soc., 2008, 130, 3428-3442
8. W. S. Chow and E. M. Aro, in The Light-Driven Water: Plastoquinone Oxidoreductase, ed. T. J. Wydrzynski and K. Satoh, Springer, Dordrecht, 2005, pp. 627–648
9. G. M. Cheniae, I. F. Martin, Biochem. Biophys. Res. Commun., 1967, 28, 89-95
10. A. F. Miller, G. W. Brudvig, Biochemistry, 1989, 28, 8181-8190
11. A. F. Miller, G. W. Brudvig, Biochemistry, 1990, 29, 1385-1392
12. R. L. Burnap, Phys. Chem. Chem. Phys., 2004, 6, 4803-4809
13. D. Shevela, J. H. Su, V. Klimov, J. Messinger, Biochim. Biophys. Acta, Bioenerg., 2008, 1777, 532-539
14. G. Ulas, G. Olack, G. W. Brudvig, Biochemistry, 2008, 47, 3073-3075
15. S. V. Baranov, A. M. Tyryshkin, D. Katz, G. C. Dismukes, G. M. Ananyev, V. V. Klimov, Biochemistry, 2004, 43, 2070-2079
16. J. Dasgupta, A. M. Tyryshkin, G. C. Dismukes, Angew. Chem., Int. Ed., 2007, 46, 8028-8031
17. J. Dasgupta, A. M. Tyryshkin, S. V. Baranov, G. C. Dismukes, Appl. Magn. Reson., 2010, 37, 137-150
18. K. A. Campbell, D. A. Force, P. J. Nixon, F. Dole, B. A. Diner, R. D. Britt, J. Am. Chem. Soc., 2000, 122, 3754-3761
19. A. M. Tyryshkin, R. K. Watt, S. V. Baranov, J. Dasgupta, M. P. Hendrich, G. C. Dismukes, Biochemistry, 2006, 45, 12876-12889
20. L. Zaltsman, G. M. Ananyev, E. Bruntrager, G. C. Dismukes, Biochemistry, 1997, 36, 8914-8922
21. J. Dasgupta, G. M. Ananyev, G. C. Dismukes, Coord. Chem. Rev., 2008, 252, 347-360
22. G. M. Ananyev, G. C. Dismukes, Biochemistry, 1997, 36, 11342-11350
23. G. W. Brudvig and W. F. Beck, in Manganese Redox Enzymes, ed. V. L. Pecoraro, VCH Publishers, Inc., New York, 1992, pp. 119–140
24. W. F. Beck, G. W. Brudvig, Biochemistry, 1987, 26, 8285-8295
25. G. Schansker, C. Goussias, V. Petrouleas, A. W. Rutherford, Biochemistry, 2002, 41, 3057-3064
26. J. Messinger, G. Seaton, T. Wydrzynski, U. Wacker, G. Renger, Biochemistry, 1997, 36, 6862-6873
27. S. Mukhopadhyay, S. K. Mandal, S. Bhaduri, W. H. Armstrong, Chem. Rev., 2004, 104, 3981-4026
28. C. S. Mullins, V. L. Pecoraro, Coord. Chem. Rev., 2008, 252, 416-443
29. S. Mukherjee, J. A. Stull, J. Yano, T. C. Stamatatos, K. Pringouri, T. A. Stich, K. A. Abboud, R. D. Britt, V. K. Yachandra, G. Christou, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2012, 109, 2257-2262
30. E. Y. Tsui, M. W. Day, T. Agapie, Angew. Chem., Int. Ed., 2011, 50, 1668-1672
31. E. Y. Tsui, J. S. Kanady, M. W. Day, T. Agapie, Chem. Commun., 2011, 47, 4189-4191
32. J. S. Kanady, E. Y. Tsui, M. W. Day, T. Agapie, Science, 2011, 333, 733-736
33. J. S. Kanady, J. L. Mendoza-Cortes, E. Y. Tsui, R. J. Nielson, W. A. Goddard, T. Agapie, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 1073-1082
34. J. B. Vincent, C. Christmas, H. R. Chang, Q. Y. Li, P. D. W. Boyd, J. C. Huffman, D. N. Hendrickson, G. Christou, J. Am. Chem. Soc., 1989, 111, 2086-2097
35. R. J. Kulawiec, R. H. Crabtree, G. W. Brudvig, G. K. Schulte, Inorg. Chem., 1988, 27, 1309-1311
36. C. Philouze, G. Blondin, J. J. Girerd, J. Guilhem, C. Pascard, D. Lexa, J. Am. Chem. Soc., 1994, 116, 8557-8565
37. J. S. Bashkin, H. R. Chang, W. E. Streib, J. C. Huffman, D. N. Hendrickson, G. Christou, J. Am. Chem. Soc., 1987, 109, 6502-6504
38. W. Ruettinger, C. Campana, G. Dismukes, J. Am. Chem. Soc., 1997, 6670-6671
39. K. Wieghardt, U. Bossek, W. Gebert, Angew. Chem., Int. Ed., 1983, 22, 328-329
40. M. K. Chan, W. H. Armstrong, J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 5055-5057
41. H. Y. Chen, J. W. Faller, R. H. Crabtree, G. W. Brudvig, J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 7345-7349
42. S. Y. Wang, H. L. Tsai, K. S. Hagen, D. N. Hendrickson, G. Christou, J. Am. Chem. Soc., 1994, 116, 8376-8377
43. G. Aromi, M. W. Wemple, S. J. Aubin, K. Folting, D. N. Hendrickson, G. Christou, J. Am. Chem. Soc., 1998, 120, 5850-5851
44. V. McKee, S. S. Tandon, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1988, 1334-1336
45. B. Beagley, C. A. McAuliffe, P. P. MacRory, P. T. Ndifon, R. G. Pritchard, J. Chem. Soc., Chem. Commun., 1990, 309-310
46. E. Gallo, E. Solari, S. De Angelis, C. Floriani, N. Re, A. Chiesi-villa, C. Rizzoli, J. Am. Chem. Soc., 1993, 115, 9850-9851
47. F. A. Cotton, L. M. Daniels, L. R. Falvello, J. H. Matonic, C. A. Murillo, X. Wang, H. Zhou, Inorg. Chim. Acta, 1997, 266, 91-102
48. F. A. Cotton, L. M. Daniels, G. T. Jordan, C. A. Murillo, I. Pascual, Inorg. Chim. Acta, 2000, 297, 6-10
49. C. J. Millos, S. Piligkos, A. R. Bell, R. H. Laye, S. J. Teat, R. Vicente, E. McInnes, A. Escuer, S. P. Perlepes, R. E. P. Winpenny, Inorg. Chem. Commun., 2006, 9, 638-641
50. C. I. Yang, W. Wernsdorfer, Y. J. Tsai, G. Chung, T. S. Kuo, G. H. Lee, M. Shieh, H. L. Tsai, Inorg. Chem., 2008, 47, 1925-1939
51. C. M. Zaleski, T. C. Weng, C. Dendrinou-Samara, M. Alexiou, P. Kanakaraki, W. Y. Hsieh, J. Kampf, J. E. Penner-Hahn, V. L. Pecoraro, D. P. Kessissoglou, Inorg. Chem., 2008, 47, 6127-6136
52. M. Mikuriya, Y. Yamato, T. Tokii, Chem. Lett., 1991, 1429-1432
53. E. C. Sanudo, V. A. Grillo, M. J. Knapp, J. C. Bollinger, J. C. Huffman, D. N. Hendrickson, G. Christou, Inorg. Chem., 2002, 41, 2441-2450
54. J. Yano, V. K. Yachandra, Photosynth. Res., 2009, 102, 241-254
55. H. Visser, E. Anxolabehere-Mallart, U. Bergmann, P. Glatzel, J. H. Robblee, S. P. Cramer, J. J. Girerd, K. Sauer, M. P. Klein, V. K. Yachandra, J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 7031-7039
56. S. A. Pizarro, P. Glatzel, H. Visser, J. H. Robblee, G. Christou, U. Bergmann, V. K. Yachandra, Phys. Chem. Chem. Phys., 2004, 6, 4864-4870
57. V. K. Yachandra, K. Sauer, M. P. Klein, Chem. Rev., 1996, 96, 2927-2950
58. J. Messinger, J. H. Robblee, U. Bergmann, C. Fernandez, P. Glatzel, H. Visser, R. M. Cinco, K. L. McFarlane, E. Bellacchio, S. A. Pizarro, S. P. Cramer, K. Sauer, M. P. Klein, V. K. Yachandra, J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 7804-7820
59. P. Glatzel, U. Bergmann, J. Yano, H. Visser, J. H. Robblee, W. W. Gu, F. M. F. de Groot, G. Christou, V. L. Pecoraro, S. P. Cramer, V. K. Yachandra, J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 9946-9959
60. M. W. Wemple, H. L. Tsai, S. Y. Wang, J. P. Claude, W. E. Streib, J. C. Huffman, D. N. Hendrickson, G. Christou, Inorg. Chem., 1996, 35, 6437-6449
61. C. C. Stoumpos, I. A. Gass, C. J. Milios, N. Lalioti, A. Terzis, G. Aromi, S. J. Teat, E. K. Brechin, S. P. Perlepes, Dalton Trans., 2009, 307-317
62. C. C. Stoumpos, T. C. Stamatatos, H. Sartzi, O. Roubeau, A. J. Tasiopoulos, V. Nastopoulos, S. J. Teat, G. Christou, S. P. Perlepes, Dalton Trans., 2009, 1004-1015
63. P. P. Yang, X. Y. Song, R. N. Liu, L. C. Li, D. Z. Liao, Dalton Trans., 2010, 39, 6285-6294
64. P. P. Yang, L. C. Li, Inorg. Chim. Acta, 2011, 371, 95-99
65. K. Kambe, J. Phys. Soc. Jpn., 1950, 5, 48-51
66. D. N. Hendrickson, G. Christou, E. A. Schmitt, E. Libby, J. S. Bashkin, S. Y. Wang, H.-L. Tsai, J. B. Vincent, P. D. W. Boyd, J. C. Huffman, K. Folting, Q. Li, W. E. Streib, J. Am. Chem. Soc., 1992, 114, 2455-2471
67. M. W. Lynch, D. N. Hendrickson, B. J. Fitzgerald, C. G. Pierpont, J. Am. Chem. Soc., 1984, 106, 2041-2049
68. T. C. Stamatatos, G. Christou, Philos. Trans. R. Soc., A, 2008, 366, 113-125
69. W. Ruettinger, D. Ho, G. Dismukes, Inorg. Chem., 1999, 1036-1037
70. R. Brimblecombe, A. M. Bond, G. C. Dismukes, G. F. Swiegers, L. Spiccia, Phys. Chem. Chem. Phys., 2009, 11, 6441-6449
71. M. T. Caudle, V. L. Pecoraro, J. Am. Chem. Soc., 1997, 119, 3415-3416
72. A. Gelasco, M. L. Kirk, J. W. Kampf, V. L. Pecoraro, Inorg. Chem., 1997, 36, 1829-1837
73. A. Gelasco, S. Bensiek, V. L. Pecoraro, Inorg. Chem., 1998, 37, 3301-3309
74. T. C. Stamatatos, C. G. Efthymiou, C. C. Stoumpos, S. P. Perlepes, Eur. J. Inorg. Chem., 2009, 3361-3391
75. G. Christou, Acc. Chem. Res., 1989, 22, 328-335
76. R. Radmer, G. M. Cheniae, Biochim. Biophys. Acta, 1971, 253, 182-186
77. C. G. Chen, J. Kazimir, G. M. Cheniae, Biochemistry, 1995, 34, 13511-13526
78. R. J. Debus, C. Aznar, K. A. Campbell, W. Gregor, B. A. Diner, R. D. Britt, Biochemistry, 2003, 42, 10600-10608
79. R. J. Debus, B. A. Barry, I. Sithole, G. T. Babcock, L. Mcintosh, Biochemistry, 1988, 27, 9071-9074
80. J. G. Metz, P. J. Nixon, M. Rogner, G. W. Brudvig, B. A. Diner, Biochemistry, 1989, 28, 6960-6969
81. M. J. Baldwin, V. L. Pecoraro, J. Am. Chem. Soc., 1996, 118, 11325-11326
82. B. A. Diner and R. D. Britt, in Photosystem II: The Light-Driven Water: Plastoquinone Oxidoreductase, ed. T. J. Wydrzynski and K. Satoh, Springer, Dordrecht, 2005, pp. 207–233