Catalytic production of hydrogen peroxide and water by oxygen-tolerant [NiFe]-hydrogenase during H2 cycling in the presence of O2

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 47, 2013, Pages 17897-17905

  Lauterbach, Lars ^a,b,c   Lenz, Oliver ^a,c  

^a HUMBOLDT UNIVERSITY   (Germany)

^b UNIVERSITY OF OXFORD   (United Kingdom)

^c TECHNISCHE UNIVERSITÄT BERLIN   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

[NIFE]-HYDROGENASE; BIOTECHNOLOGICAL APPLICATIONS; CATALYTIC PRODUCTION; HOMOLOGOUS OVER EXPRESSIONS; ISOTOPICALLY LABELED; MASS SPECTROMETRIC DETECTION; RALSTONIA EUTROPHA; REDUCTION CAPACITY;

BACTERIA; ENZYMES; HEALTH INSURANCE; HYDROGEN PEROXIDE; OXYGEN; PEROXIDES;

ELECTRONS;

HYDROGEN PEROXIDE; NICKEL IRON HYDROGENASE; OXYGEN; OXYGEN 18; PROTON; SUPEROXIDE; WATER;

ARTICLE; BIOCATALYST; CATALYSIS; CHEMICAL REACTION; CHEMICAL STRUCTURE; ELECTRON TRANSPORT; ENZYME ACTIVITY; ENZYME REGULATION; ESCHERICHIA COLI; ISOTOPE LABELING; NONHUMAN; RALSTONIA;

CATALYSIS; CUPRIAVIDUS NECATOR; HYDROGEN; HYDROGEN PEROXIDE; HYDROGENASE; NAD; OXIDATION-REDUCTION; OXYGEN; WATER;

EID: 84889261366     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja408420d     Document Type: Article

References (54)

1. Schwartz, E.; Fritsch, J.; Friedrich, B. In The Prokaryotes: Prokaryotic Physiology and Biochemistry, 4 th ed.; DeLong, E. F., Lory, S., Stackebrandt, E., Thompson, F., Rosenberg, E., Eds.; Springer-Verlag: Berlin, 2013; p 119.
2. Vignais, P. M.; Billoud, B. Chem. Rev. 2007, 107, 4206
3. Fontecilla-Camps, J. C.; Volbeda, A.; Cavazza, C.; Nicolet, Y. Chem. Rev. 2007, 107, 4273
4. Horch, M.; Lauterbach, L.; Lenz, O.; Hildebrandt, P.; Zebger, I. FEBS Lett. 2012, 586, 545
5. Lenz, O.; Ludwig, M.; Schubert, T.; Burstel, I.; Ganskow, S.; Goris, T.; Schwarze, A.; Friedrich, B. ChemPhysChem 2010, 11, 1107
6. Lukey, M. J.; Parkin, A.; Roessler, M. M.; Murphy, B. J.; Harmer, J.; Palmer, T.; Sargent, F.; Armstrong, F. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 285, 3928
7. Pandelia, M. E.; Fourmond, V.; Tron-Infossi, P.; Lojou, E.; Bertrand, P.; Leger, C.; Giudici-Orticoni, M. T.; Lubitz, W. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6991
8. Nishihara, H.; Miyashita, Y.; Aoyama, K.; Kodama, T.; Igarashi, Y.; Takamura, Y. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1997, 232, 766
9. Vincent, K. A.; Cracknell, J. A.; Clark, J. R.; Ludwig, M.; Lenz, O.; Friedrich, B.; Armstrong, F. A. Chem. Commun. (Cambridge, U. K.) 2006, 48, 5033
10. Ratzka, J.; Lauterbach, L.; Lenz, O.; Ansorge-Schumacher, M. B. Biocatal. Biotransform. 2011, 29, 246
11. Krassen, H.; Schwarze, A.; Friedrich, B.; Ataka, K.; Lenz, O.; Heberle, J. ACS Nano 2009, 3, 4055
12. Liebgott, P. P.; de Lacey, A. L.; Burlat, B.; Cournac, L.; Richaud, P.; Brugna, M.; Fernandez, V. M.; Guigliarelli, B.; Rousset, M.; Leger, C.; Dementin, S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 986
13. Liebgott, P. P.; Leroux, F.; Burlat, B.; Dementin, S.; Baffert, C.; Lautier, T.; Fourmond, V.; Ceccaldi, P.; Cavazza, C.; Meynial-Salles, I.; Soucaille, P.; Fontecilla-Camps, J. C.; Guigliarelli, B.; Bertrand, P.; Rousset, M.; Leger, C. Nat. Chem. Biol. 2010, 6, 63
14. Leroux, F.; Dementin, S.; Burlat, B.; Cournac, L.; Volbeda, A.; Champ, S.; Martin, L.; Guigliarelli, B.; Bertrand, P.; Fontecilla-Camps, J.; Rousset, M.; Leger, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 11188
15. Vincent, K. A.; Cracknell, J. A.; Lenz, O.; Zebger, I.; Friedrich, B.; Armstrong, F. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 16951
16. Vincent, K. A.; Parkin, A.; Lenz, O.; Albracht, S. P.; Fontecilla-Camps, J. C.; Cammack, R.; Friedrich, B.; Armstrong, F. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 18179
17. Saggu, M.; Teutloff, C.; Ludwig, M.; Brecht, M.; Pandelia, M. E.; Lenz, O.; Friedrich, B.; Lubitz, W.; Hildebrandt, P.; Lendzian, F.; Bittl, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 2139
18. Cracknell, J. A.; Wait, A. F.; Lenz, O.; Friedrich, B.; Armstrong, F. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 20681
19. Goris, T.; Wait, A. F.; Saggu, M.; Fritsch, J.; Heidary, N.; Stein, M.; Zebger, I.; Lendzian, F.; Armstrong, F. A.; Friedrich, B.; Lenz, O. Nat. Chem. Biol. 2011, 7, 310
20. Fritsch, J.; Scheerer, P.; Frielingsdorf, S.; Kroschinsky, S.; Friedrich, B.; Lenz, O.; Spahn, C. M. Nature 2011, 479, 249
21. Shomura, Y.; Yoon, K. S.; Nishihara, H.; Higuchi, Y. Nature 2011, 479, 253
22. Volbeda, A.; Amara, P.; Darnault, C.; Mouesca, J. M.; Parkin, A.; Roessler, M. M.; Armstrong, F. A.; Fontecilla-Camps, J. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 5305
23. Schneider, K.; Schlegel, H. G. Biochem. J. 1981, 193, 99
24. van der Linden, E.; Burgdorf, T.; de Lacey, A. L.; Buhrke, T.; Scholte, M.; Fernandez, V. M.; Friedrich, B.; Albracht, S. P. J. Biol. Inorg. Chem. 2006, 11, 247
25. Albracht, S. P. J.; Hedderich, R. FEBS Lett. 2000, 485, 1
26. Kuhn, M.; Steinbüchel, A.; Schlegel, H. G. J. Bacteriol. 1984, 159, 633
27. Lauterbach, L.; Idris, Z.; Vincent, K. A.; Lenz, O. PLoS One 2011, 6, e25939
28. Schneider, K.; Schlegel, H. G. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1978, 84, 564
29. Ogata, H.; Mizoguchi, Y.; Mizuno, N.; Miki, K.; Adachi, S.; Yasuoka, N.; Yagi, T.; Yamauchi, O.; Hirota, S.; Higuchi, Y. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11628
30. Lauterbach, L.; Liu, J. A.; Horch, M.; Hummel, P.; Schwarze, A.; Haumann, M.; Vincent, K. A.; Lenz, O.; Zebger, I. Eur. J. Inorg. Chem. 2011, 2011, 1067
31. Burgdorf, T.; van der Linden, E.; Bernhard, M.; Yin, Q. Y.; Back, J. W.; Hartog, A. F.; Muijsers, A. O.; de Koster, C. G.; Albracht, S. P. J.; Friedrich, B. J. Bacteriol. 2005, 187, 3122
32. Schneider, K.; Schlegel, H. G. Biochim. Biophys. Acta 1976, 452, 66
33. Horch, M.; Lauterbach, L.; Saggu, M.; Hildebrandt, P.; Lendzian, F.; Bittl, R.; Lenz, O.; Zebger, I. Angew. Chem. 2010, 49, 8026
34. Esterhazy, D.; King, M. S.; Yakovlev, G.; Hirst, J. Biochemistry 2008, 47, 3964
35. Hirst, J. Biochem. J. 2010, 425, 327
36. Schwartz, E.; Gerischer, U.; Friedrich, B. J. Bacteriol. 1998, 180, 3197
37. Pfennig, N. Arch. Microbiol. 1974, 100, 197
38. Friedrich, B.; Heine, E.; Finck, A.; Friedrich, C. G. J. Bacteriol. 1981, 145, 1144
39. Laemmli, U. K. Nature 1970, 227, 680
40. Lenz, O.; Gleiche, A.; Strack, A.; Friedrich, B. J. Bacteriol. 2005, 187, 6590
41. Elstner, E. F.; Heupel, A. Anal. Biochem. 1976, 70, 616
42. Kussmaul, L.; Hirst, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 7607
43. Gonfiantini, R. Nature 1978, 271, 534
44. van der Linden, E.; Faber, B. W.; Bleijlevens, B.; Burgdorf, T.; Bernhard, M.; Friedrich, B.; Albracht, S. P. Eur. J. Biochem. 2004, 271, 801
45. Higuchi, M.; Yamamoto, Y.; Poole, L. B.; Shimada, M.; Sato, Y.; Takahashi, N.; Kamio, Y. J. Bacteriol. 1999, 181, 5940
46. Kohlmann, Y.; Pohlmann, A.; Otto, A.; Becher, D.; Cramm, R.; Lütte, S.; Schwartz, E.; Hecker, M.; Friedrich, B. J. Proteome Res. 2011, 10, 2767
47. Massey, V. J. Biol. Chem. 1994, 269, 22459
48. Schlangen, M.; Schwarz, H. Helv. Chim. Acta 2008, 91, 379
49. Burgdorf, T.; Löscher, S.; Liebisch, P.; Van der Linden, E.; Galander, M.; Lendzian, F.; Meyer-Klaucke, W.; Albracht, S. P. J.; Friedrich, B.; Dau, H.; Haumann, M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 576
50. Barker, C. D.; Reda, T.; Hirst, J. Biochemistry 2007, 46, 3454
51. Happe, R. P.; Roseboom, W.; Egert, G.; Friedrich, C. G.; Massanz, C.; Friedrich, B.; Albracht, S. P. J. FEBS Lett. 2000, 466, 259
52. Lountos, G. T.; Jiang, R.; Wellborn, W. B.; Thaler, T. L.; Bommarius, A. S.; Orville, A. M. Biochemistry 2006, 45, 9648
53. Poole, L. B.; Claiborne, A. J. Biol. Chem. 1989, 264, 12330
54. Sazanov, L. A.; Hinchliffe, P. Science 2006, 311, 1430