Probing heme vibrational anisotropy: An imidazole orientation effect?

Inorganic Chemistry

Volumn 52, Issue 19, 2013, Pages 11361-11369

  Peng, Qian ^a   Li, Ming ^a   Hu, Chuanjiang ^a,b   Pavlik, Jeffrey W ^a   Oliver, Allen G ^a   Alp, E Ercan ^c   Hu, Michael Y ^c   Zhao, Jiyong ^c   Sage, J Timothy ^d   Scheidt, W Robert ^a  

^a UNIVERSITY OF NOTRE DAME   (United States)

^b SOOCHOW UNIVERSITY   (China)

^c ARGONNE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^d NORTHEASTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COORDINATION COMPOUND; HEME; IMIDAZOLE; IMIDAZOLE DERIVATIVE; IRON;

ANISOTROPY; ARTICLE; CHEMISTRY; QUANTUM THEORY; VIBRATION;

ANISOTROPY; COORDINATION COMPLEXES; HEME; IMIDAZOLES; IRON; QUANTUM THEORY; VIBRATION;

EID: 84885111873     PISSN: 00201669     EISSN: 1520510X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic401644g     Document Type: Article

References (91)

1. Scheidt, W. R.; Geiger, D. K. J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1979, 1154
2. Scheidt, W. R.; Geiger, D. K.; Haller, K. J. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 495
3. Scheidt, W. R.; Geiger, D. K.; Hayes, R. G.; Lang, G. J. Am. Chem. Soc. 1983, 105, 2625
4. Blumberg, W. E.; Peisach, J. Adv. Chem. Ser. 1971, 100, 271
5. Peisach, J.; Blumberg, W. E.; Adler, A. D. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1973, 206, 310
6. Taylor, C. P. S. Biochim. Biophys. Acta 1977, 491, 137
7. Palmer, G. Biochem. Soc. Trans. 1985, 13, 548
8. Muhoberac, B. B.; Wharton, D. C. J. Biol. Chem. 1983, 258, 3019
9. Brautigan, D. L.; Feinberg, B. A.; Hoffman, B. M.; Margoliash, E.; Peisach, J.; Blumberg, W. E. J. Biol. Chem. 1977, 252, 574
10. Migita, C. T.; Iwaizumi, M. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 4378
11. Carter, K. R.; Tsai, A.-L.; Palmer, G. FEBS Lett. 1981, 132, 243
12. Walker, F. A.; Reis, D.; Balke, V. L. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6888
13. Walker, F. A.; Huynh, B. H.; Scheidt, W. R.; Osvath, S. R. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 5288
14. Scheidt, W. R.; Kirner, J. F.; Hoard, J. L.; Reed, C. A. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 1963
15. Scheidt, W. R.; Osvath, S. R.; Lee, Y. J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 1958
16. Quinn, R.; Valentine, J. S.; Byrn, M. P.; Strouse, C. E. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3301
17. Soltis, S. M.; Strouse, C. E. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 2824
18. Safo, M. K.; Gupta, G. P.; Walker, F. A.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 5497
19. Safo, M. K.; Gupta, G. P.; Watson, C. T.; Simonis, U.; Walker, F. A.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 7066
20. Safo, M. K.; Walker, F. A.; Raitsimring, A. M.; Walters, W. P.; Dolata, D. P.; Debrunner, P. G.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 7760
21. Munro, O. Q.; Serth-Guzzo, J. A.; Turowska-Tyrk, I.; Mohanrao, K.; Shokhireva, T. Kh.; Walker, F. A.; Debrunner, P. G.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 11144
22. Higgins, T. B.; Safo, M. K.; Scheidt, W. R. Inorg. Chim. Acta 1990, 178, 261
23. Hatano, K.; Safo, M. K.; Walker, F. A.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 1991, 30, 1643
24. Little, R. G.; Dymock, K. R.; Ibers, J. A. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 4532
25. Munro, O. Q.; Marques, H. M.; Debrunner, P. G.; Mohanrao, K.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 935
26. Medforth, C. J.; Muzzi, C. M.; Shea, K. M.; Smith, K. M.; Abraham, R. J.; Jia, S.; Shelnutt, J. A. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1997, 833
27. Ogura, H.; Yatsunyk, L.; Medforth, C. J.; Smith, K. M.; Barkigia, K. M.; Renner, M. W.; Melamed, D.; Walker, F. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6564
28. Yatsunyk, L. A.; Carducci, M. D.; Walker, F. A. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 15986
29. Teschner, T.; Yatsunyk, L.; Schünemann, V.; Paulsen, H.; Winkler, H.; Hu, C.; Scheidt, W. R.; Walker, F. A.; Trautwein, A. X. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1379
30. Hu, C.; Noll, B. C.; Schulz, C. E.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 2005, 44, 4346
31. Safo, M. K.; Scheidt, W. R.; Gupta, G. P. Inorg. Chem. 1990, 29, 626
32. Safo, M. K.; Nesset, M. J. M.; Walker, F. A.; Debrunner, P. G.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9438
33. Hoard, J. L., personal communication.
34. See also Hoard, J. L.; Scheidt, W. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1973, 70, 3919
35. Hu, C,; Roth, A.; Ellison, M. K.; An, J.; Ellis, C. M.; Schulz, C. E.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5675
36. Ellison, M. K.; Schulz, C. E.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 2002, 41, 2173
37. Jameson, G. B.; Molinaro, F. S.; Ibers, J. A.; Collman, J. P.; Brauman, J. I.; Rose, E.; Suslick, K. S. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 3224
38. Momenteau, M.; Scheidt, W. R.; Eigenbrot, C. W.; Reed, C. A. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 1207
39. Hu, C.; An, J.; Noll, B. C.; Schulz, C. E.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 2006, 45, 4177
40. Hu, C.; Noll, B. C.; Piccoli, P. M. B.; Schulz, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3127
41. Hu, C.; Noll, B. C.; Schulz, C. E.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 2008, 47, 8884
42. Hu, C.; Noll, B. C.; Schulz, C. E.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 2010, 49, 10984
43. Scheidt, W. R.; Chipman, D. M. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 1163
44. Spiro, T. G., Ed.; Biological Application of Raman Spectroscopy; Wiley-Interscience: New York, 1998.
45. Smulevich, G.; Hu, S.; Rodgers, K. R.; Goodin, D. B.; Smith, K. A.; Spiro, T. G. Biospectroscopy 1996, 2, 365
46. Smulevich, G.; Feis, A.; Howes, B. D. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 433
47. Argade, P. V.; Sassaroli, M.; Rousseau, D. L.; Inubushi, T.; Ikeda-Saito, M.; Lapidot, A. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6593
48. Teraoka, J.; Kitagawa, T. J. Biol. Chem. 1981, 256, 3969
49. Argade, P. V.; Ching, Y.-C.; Rousseau, D. L. Science 1984, 255, 329
50. Shepherd, M.; Barynin, V.; Lu, C.; Bernhardt, P. V.; Wu, G.; Yeh, S.-R.; Egawa, T.; Sedelnikova, S. E.; Rice, D. W.; Wilson, J. L.; Poole, R. K. J. Biol. Chem. 2010, 285, 12747
51. Franzen, S.; Roach, M. P.; Chen, Y.-P.; Dyer, B. R.; Woodruff, W. H.; Dawson, J. H. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4658
52. Barth, A.; Zscherp, C. Q. Rev. Biophys. 2002, 35, 369
53. Marboutin, L.; Desbois, A.; Berthomieu, C. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 4492
54. Dörr, S.; Schade, U.; Hellwig, P.; Ortolani, M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 14418
55. El Khoury, Y.; Hellwig, P. ChemPhysChem 2011, 12, 2669
56. Seto, M.; Yota, Y.; Kikuta, S.; Zhang, X. W.; Ando, M. Phys. Rev. Lett. 1995, 74, 3828
57. Sturhahn, W.; Toellner, T. S.; Alp, E. E.; Zhang, X. W.; Ando, M.; Yoda, Y.; Kikuta, S.; Seto, M.; Kimball, C. W.; Dabrowski, B. Phys. Rev. Lett. 1995, 74, 3832
58. Sturhahn, W.; Kohn, V. G. Hyperfine Interact. 1999, 123, 357
59. Mao, H. K.; Xu, J.; Struzhkin, V. V.; Shu, J.; R. J. Hemley, R. J.; Sturhahn, W.; Hu, M. Y.; Alp, E. E.; Vocadlo, L.; Alfe, D,; Price, G. D.; Gillan, M. J.; Schwoerer-Bohning, M.; Hansermann, D.; Eng, P.; Shen, G.; Giefers, H.; Lubbers, R.; Wortmann, G. Science 2001, 292, 914
60. Scheidt, W. R.; Durbin, S. M.; Sage, J. T. J. Inorg. Biochem. 2005, 99, 60
61. Leu, B. M.; Zgierski, Wyllie, G. R. A.; Scheidt, W. R.; Sturhahn, W.; Alp, E. E.; Durbin, S. M.; Sage, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 4211
62. Barabanschikov, A.; Demidov, A.; Kubo, M.; Champion, P. M.; Sage, J. T.; Zhao, J.; Sturhahn, W.; Alp, E. E. J. Chem. Phys. 2011, 135, 015101
63. Toellner, T. S. Hyperfine Interact. 2000, 125, 3 1
64. Pavlik, J. W.; Barabanschikov, A.; Oliver, A. G.; Alp, E. E.; Sturhahn, W.; Zhao, J.; Sage, J. T.; Scheidt, W. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 4400
65. Petrenko, T.; Sturhahn, W.; Neese, F. Hyperfine Interact. 2007, 175, 165
66. Hu, C.; Barabanschikov, A.; Ellison, M. K.; Zhao, J.; Alp, E. E.; Sturhahn, W.; Zgierski, M. Z.; Sage, J. T.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 2012, 51, 1359
67. Hu, C.; Peng, Q.; Silvernail, N. J.; Barabanschikov, A.; Zhao, J.; Alp, E. E.; Sturhahn, W. J.; Sage, J. T.; Scheidt, W. R. Inorg. Chem. 2013, 52, 3170
68. Milgram, B. C.; Eskildsen, K.; Richter, S. M.; Scheidt, W. R.; Scheidt, K. A. J. Org. Chem. 2007, 72, 3941
69. Landergren, M.; Baltzer, L. Inorg. Chem. 1990, 29, 556
70. Sage, J. T.; Paxson, C.; Wyllie, G. R. A.; Sturhahn, W.; Durbin, S. M.; Champion, P. M.; Alp, E. E.; Scheidt, W. R. J. Phys.: Condens. Matter 2001, 13, 7707
71. 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, O.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian09, Revision A.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
72. Becke, A. D. Phys. Rev. 1988, A38, 3089
73. Perdew, J. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822
74. Schaefer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. J. Phys. Chem. 1992, 97, 2571
75. Hu, C.; Sulok, C. D.; Paulat, F.; Lehnert, N.; Twigg, A. I.; Hendrich, M. P.; Schulz, C. E.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 3737
76. Peng, Q.; Pavlik, J. W.; Scheidt, W. R.; Wiest, O. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 214
77. Becke, A. D. Phys. Rev. 1988, A38, 3098
78. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1372
79. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648
80. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. 1988, B37, 785
81. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. Theor. Chem. Acc. 2008, 120, 215
82. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2006, 125, 194101
83. Grafton, A. K.; Wheeler, R. A. J. Comput. Chem. 1998, 19, 1663
84. Grafton, A. K. J. Comput. Chem. 2007, 28, 1290
85. Ghosh, A. J Biol Inorg Chem. 2006, 11, 712
86. Strickland, N.; Harvey, J. N. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 841
87. Rydberg, P.; Olsen, L. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 11949
88. Kepp, K. P. J. Inorg. Biochem. 2011, 105, 1286
89. Ellison, M. K.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 7404
90. Scheidt, W. R.; Duval, H. F.; Neal, T. J.; Ellison, M. K. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4651
91. Hu, C.; Noll, B. C.; Schulz, C. E.; Scheidt, W. R. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15018