Direct measurement of the mn(II) hydration state in metal complexes and metalloproteins through 17o NMR line widths

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 49, 2013, Pages 18600-18608

  Gale, Eric M ^a   Zhu, Jiang ^a   Caravan, Peter ^a  

^a MASSACHUSETTS GENERAL HOSPITAL   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

COORDINATION COMPLEX; DIRECT MEASUREMENT; HUMAN SERUM ALBUMINS; HYDRATION NUMBER; HYDRATION STATE; LITERATURE DATA; METALLO-PROTEINS; NMR SPECTROMETER;

HYDRATION; LIGANDS; MANGANESE; MANGANESE REMOVAL (WATER TREATMENT); METAL COMPLEXES; METAL IONS; SPECTROMETERS; SPHERES; UNCERTAINTY ANALYSIS;

PROTEINS;

COORDINATION COMPOUND; GADOLINIUM; HUMAN SERUM ALBUMIN; LIGAND; MANGANESE; METAL COMPLEX; METALLOPROTEIN; OXYGEN 17; WATER;

ARTICLE; BINDING SITE; ELECTRON; HYDRATION; MAGNETIC FIELD; PROTEIN BINDING; PROTEIN INTERACTION; PROTON NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; RELAXATION TIME; TEMPERATURE; UNCERTAINTY;

MANGANESE; METALLOPROTEINS; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE, BIOMOLECULAR; TEMPERATURE; WATER;

EID: 84890522499     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja4094132     Document Type: Article

References (100)

1. Bostick, D. L.; Brooks, C. L., III. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 9260
2. Yu, H.; Noskov, S. Y.; Roux, B. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 8725
3. Bernasconi, L.; Baerends, E. J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 8857
4. Lowe, M. P.; Parker, D.; Reany, O.; Aime, S.; Botta, M.; Castellano, G.; Gianolio, E.; Pagliarin, R. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7601
5. Moriggi, L.; Yaseen, M. A.; Helm, L.; Caravan, P. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 3675
6. Garcia-Martin, M. L.; Martinez, G. V.; Raghunand, N.; Sherry, A. D.; Zhang, S.; Gillies, R. J. Magn. Reson. Med. 2006, 55, 309
7. Dube, K. S.; Harrop, T. C. Dalton Trans. 2011, 40, 7496
8. Diebold, A.; Hagen, K. S. Inorg. Chem. 1998, 37, 215
9. Gale, E. M.; Cowart, D. M.; Scott, R. A.; Harrop, T. C. Inorg. Chem. 2011, 50, 10460
10. Leitch, S.; Bradley, M. J.; Rowe, J. L.; Chivers, P. T.; Maroney, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 5085
11. Herbst, R. W.; Perovic, I.; Martin-Diaconescu, V.; O'Brien, K.; Chivers, P. T.; Pochapsky, S. S.; Pochapsky, T. C.; Maroney, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10338
12. Drahoš, B.; Pniok, M.; Havlíčková, J.; Kotek, J.; Císařová, I.; Hermann, P.; Lukeš, I.; Tóth, E. Dalton Trans. 2011, 40, 10131
13. Gezahegne, W. A.; Hennig, C.; Tsushima, S.; Planer-Friedrich, B.; Scheinost, A. C.; Merkel, B. J. Environ. Sci. Technol. 2012, 46, 2228
14. Moll, H.; Denecke, M. A.; Jalilehvand, F.; Sandström, M.; Grenthe, I. Inorg. Chem. 1999, 38, 1795
15. SpaÌŠngberg, D.; Hermansson, K.; Lindqvist-Reis, P.; Jalilehvand, F.; Sandström, M.; Persson, I. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10467
16. Frank, P.; Benfatto, M.; Hedman, B.; Hodgson, K. O. Inorg. Chem. 2012, 51, 2086
17. Migliorati, V.; Mancini, G.; Tatoli, S.; Zitolo, A.; Filipponi, A.; De Panfilis, S.; Di Cicco, A.; D'Angelo, P. Inorg. Chem. 2013, 52, 1141
18. Atta-Fynn, R.; Bylaska, E. J.; de Jong, W. A. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 2166
19. Bowron, D. T.; Beret, E. C.; Martin-Zamora, E.; Soper, A. K.; Marcos, E. S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 962
20. Jalilehvand, F.; SpaÌŠngberg, D.; Lindqvist-Reis, P.; Hermansson, K.; Persson, I.; Sandström, M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 431
21. Varma, S.; Rempe, S. B. Biophys. Chem. 2006, 124, 192
22. Ansell, S.; Barnes, A. C.; Mason, P. E.; Neilson, G. W.; Ramos, S. Biophys. Chem. 2006, 124, 171
23. Hewish, N. A.; Neilson, G. W.; Enderby, J. E. Nature 1982, 297, 138
24. Mile, V.; Gereben, O.; Kohara, S.; Pusztai, L. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 9758
25. Helm, L.; Merbach, A. E. Chem. Rev. 2005, 105, 1923
26. Alpoin, M. C.; Urbano, A. M.; Geraldes, C. F. G. C.; Peters, J. A. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1992, 463
27. Djanashvili, K.; Peters, J. A. Contrast Media Mol. Imaging 2007, 2, 67
28. Erre, L. S.; Micera, G.; Garribba, E.; Bényei, A. C. New J. Chem. 2000, 24, 725
29. Xiang, D. F.; Duan, C. Y.; Tan, X. S.; Hang, Q. W.; Tang, W. X. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 1998, 1201
30. Polyakova, I. N.; Sergienko, V. S.; Poznyak, A. L. Crystallog. Rep. 2002, 47, 280
31. Drahoš, B.; Kotek, J.; Císařová, I.; Hermann, P.; Helm, L.; Lukeš, I.; Tóth, E. Inorg. Chem. 2011, 50, 12785
32. Drahoš, B.; Kotek, J.; Hermann, P.; Lukeš, I.; Tóth, E. Inorg. Chem. 2010, 49, 3224
33. Wang, S.; Westmoreland, T. D. Inorg. Chem. 2009, 48, 719
34. Reddi, A. R.; Jensen, L. T.; Culotta, V. C. Chem. Rev. 2009, 109, 4722
35. Waldo, G. S.; Yu, S.; Penner-Hahn, J. E. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 5869
36. Ivancich, A.; Barynin, V. V.; Zimmermann, J.-L. Biochemistry 1995, 34, 6628
37. Borgstahl, G. E. O.; Parge, H. E.; Hickey, M. J.; Beyer, W. F.; Hallewell, R. A.; Tainer, J. A. Cell 1992, 71, 107
38. Guan, Y.; Hickey, M. J.; Borgstahl, G. E. O.; Hallewell, R. A.; Lepock, J. R.; O'Connor, D.; Hsieh, Y. S.; Nick, H. S.; Silverman, D. N.; Tainer, J. A. Biochemistry 1998, 37, 4722
39. Hsieh, Y. S.; Guan, Y.; Tu, C. K.; Bratt, P. J.; Angerhofer, A.; Lepock, J. R.; Hickey, M. J.; Tainer, J. A.; Nick, H. S.; Silverman, D. N. Biochemistry 1998, 37, 4731
40. Hearn, A. S.; Fan, L.; Lepock, J. R.; Luba, J. P.; Greenleaf, W. B.; Cabelli, D. E.; Tainer, J. A.; Nick, H. S.; Silverman, D. N. J. Biol. Chem. 2004, 279, 5861
41. Lovitt, B.; VanderPorten, E. C.; Sheng, Z.; Zhu, H.; Drummond, J.; Liu, Y. Biochemistry 2010, 49, 3092
42. Unciuleac, M.-C.; Shuman, S. Biochemistry 2013, 52, 2967
43. Blanca, G.; Shevelev, I.; Ramadan, K.; Villani, G.; Spadari, S.; Hübscher, U.; Maga, G. Biochemistry 2003, 42, 7467
44. Zakharova, E.; Wang, J.; Konigsberg, W. Biochemistry 2004, 43, 6587
45. Benedetto, A.; Au, C.; Aschner, M. Chem. Rev. 2009, 109, 4862
46. Lauffer, R. B. Chem. Rev. 1987, 87, 901
47. Caravan, P.; Farrar, C. T.; Frullano, L.; Uppal, R. Contrast Media Mol. Imaging 2009, 4, 89
48. Daoust, A.; Barbier, E. L.; Bohic, S. NeuroImage 2013, 64, 10
49. Lindsey, J. D.; Grob, S. R.; Scadeng, M.; Duong-Polk, K.; Weinreb, R. N. Magn. Reson. Imaging 2013, 31, 865
50. Jin, S.-U.; Lee, J.-J.; Hong, K. S.; Han, M.; Park, J.-W.; Lee, H. J.; Lee, S.; Lee, K.-y.; Shim, K. M.; Cho, J. H.; Cheong, C.; Chang, Y. Magn. Reson. Imaging 2013, 31, 1143
51. Jelescu, I. O.; Nargeot, R.; Le Bihan, D.; Ciobanu, L. NeuroImage 2013, 76, 264
52. Dhyani, A. H.; Fan, X.; Leoni, L.; Haque, M.; Roman, B. B. Magn. Reson. Imaging 2013, 31, 508
53. Chung, J.-J.; Kim, M.-J.; Kim, K. W. J. Magn. Res. Imaging 2006, 23, 706
54. Elizondo, G.; Fretz, C. J.; Stark, D. D.; Rocklage, S. M.; Quay, S. C.; Worah, D.; Tsang, Y. M.; Chen, M. C.; Ferrucci, J. T. Radiology 1991, 178, 73
55. Pan, D.; Schmeider, A. H.; Wickline, S. A.; Lanza, G. M. Tetrahedron 2011, 67, 8431
56. Drahoš, B.; Kubíček, V.; Bonnet, C. S.; Hermann, P.; Lukeš, I.; Tóth, E. Dalton Trans. 2011, 40, 1945
57. Drahoš, B.; Lukeš, I.; Tóth, E. Eur. J. Inorg. Chem. 2012, 1974
58. Rocklage, S. M.; Cacheris, W. P.; Quay, S. C.; Hahn, F. E.; Raymond, K. N. Inorg. Chem. 1989, 28, 477
59. Aime, S.; Anelli, P. L.; Botta, M.; Brocchetta, M.; Canton, S.; Fedeli, F.; Gianolio, E.; Terreno, E. J. Biol. Inorg. Chem. 2002, 7, 58
60. Zhang, Q.; Gorden, J. D.; Beyers, R. J.; Goldsmith, C. R. Inorg. Chem. 2011, 50, 9365
61. Kálmán, F. K.; Tircsó, G. Inorg. Chem. 2012, 51, 10065
62. Tei, L.; Gugliotta, G.; Fekete, M.; Kálmán, F. K.; Botta, M. Dalton Trans. 2011, 40, 2025
63. Di Gregorio, E.; Gianolio, E.; Stefania, R.; Barutello, G.; Digilio, G.; Aime, S. Anal. Chem. 2013, 85, 5627
64. Martin, D. R. Am. J. Kidney Dis. 2010, 56, 427
65. Stratta, P.; Canavese, C.; Quaglia, M.; Fenoglio, R. Rheumatology 2010, 49, 821
66. De Leon-Rodriguez, L. M.; Lubag, A. J. M.; Malloy, C. R.; Martinez, G. V.; Gillies, R. J.; Sherry, A. D. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 948
67. Aime, S.; Botta, M.; Gianolio, E.; Terreno, E. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 747
68. Yu, M.; Beyers, R. J.; Gorden, J. D.; Cross, J. N.; Goldsmith, C. R. Inorg. Chem. 2012, 51, 9153
69. Loving, G. S.; Mukherjee, S.; Caravan, P. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 4623
70. Ducommun, Y.; Newman, K. E.; Merbach, A. E. Inorg. Chem. 1980, 19, 3696
71. Balogh, E.; He, Z.; Hsieh, W.; Liu, S.; Tóth, E. Inorg. Chem. 2007, 46, 238
72. Maigut, J.; Meier, R.; Zahl, A.; van Eldik, R. Inorg. Chem. 2008, 47, 5702
73. Zetter, M. S.; Grant, M. W.; Wood, E. J.; Dodgen, H. W.; Hunt, J. P. Inorg. Chem. 1972, 11, 2701
74. Rolla, G. A.; Platas-Iglesias, C.; Botta, M.; Tei, L.; Helm, L. Inorg. Chem. 2013, 52, 3268
75. Bertini, I.; Luchinat, C. NMR of Paramagnetic Substances. In Coordination Chemistry Reviews; Lever, A. B. P., Ed.; Elsevier: Amsterdam, 1996; Vol. 150. pp 43, 77-110.
76. Bertini, I.; Fernández, C. O.; Karlsson, B. G.; Leckner, J.; Luchinat, C.; Malmström, B. G.; Nersissian, A. M.; Pierattelli, R.; Shipp, E.; Valentine, J. S.; Vila, A. J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3701
77. Bertini, I.; Turano, P.; Villa, A. J. Chem. Rev. 1993, 93, 2833
78. Bloembergen, N.; Morgan, L. O. J. Chem. Phys. 1961, 34, 842
79. Sur, S. K.; Bryant, R. G. J. Phys. Chem. 1995, 99, 6301
80. Miller, J. C.; Sharp, R. R. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 4889
81. Manus, L. M.; Strauch, R. C.; Hung, A. H.; Eckermann, A. L.; Meade, T. J. Anal. Chem. 2012, 84, 6278
82. Lieb, D.; Friedel, F. C.; Yawer, M.; Zahl, A.; Khusniyarov, M. M.; Heinemann, F. W.; Ivanovíc-Burmazovíc, I. Inorg. Chem. 2013, 52, 222
83. Su, H.; Wu, C.; Zhu, J.; Miao, T.; Wang, D.; Xia, C.; Zhao, X.; Gong, Q.; Song, B.; Ai, H. Dalton Trans. 2012, 41, 14480
84. Caravan, P.; Parigi, G.; Chasse, J. M.; Cloutier, N. J.; Ellison, J. J.; Lauffer, R. B.; Luchinat, C.; McDermid, S. A.; Spiller, M.; McMurry, T. J. Inorg. Chem. 2007, 46, 6632
85. Troughton, J. S.; Greenfield, M. T.; Greenwood, J. M.; Dumas, S.; Wiethoff, A. J.; Wang, J.; Spiller, M.; McMurry, T. J.; Caravan, P. Inorg. Chem. 2004, 43, 6313
86. Zech, S. G.; Sun, W.-C.; Jacques, V.; Caravan, P.; Astashkin, A. V.; Raitsimring, A. M. ChemPhysChem 2005, 6, 2570
87. Fanali, G.; Cao, Y.; Ascenzi, P.; Fasano, M. J. Inorg. Biochem. 2012, 117, 198
88. Aime, S.; Canton, C.; Crich, S. G.; Terreno, E. Magn. Reson. Chem. 2002, 40, 41
89. Mildvan, A. S.; Cohn, M. Biochemistry 1963, 2, 910
90. Blindauer, C. A.; Harvey, I.; Bunyan, K. E.; Stewart, A. J.; Sleep, D.; Harrison, D. J.; Berezenko, S.; Sadler, P. J. J. Biol. Chem. 2009, 284, 23116
91. Dees, A.; Zahl, A.; Puchta, R.; van Eikama Hommes, N. J. R.; Heinemann, F. W.; Ivanović-Burmazović, I. Inorg. Chem. 2007, 46, 2459
92. Zech, S. G.; Eldredge, H. B.; Lowe, M. P.; Caravan, P. Inorg. Chem. 2007, 46, 3576
93. Caravan, P.; Cluotier, N. J.; Greenfield, M. T.; McDermid, S. A.; Dunham, S. U.; Bulte, J. W. M.; Amedio, J. C., Jr.; Looby, R. J.; Supkowski, R. M.; Horrocks, W. D., Jr.; McMurry, T. J.; Lauffer, R. B. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 3152
94. Eldredge, H. B.; Spiller, M.; Chasse, J. M.; Greenwood, M. T.; Caravan, P. Invest. Radiol. 2006, 41, 229
95. Caravan, P.; Astashkin, A. V.; Raitsimring, A. M. Inorg. Chem. 2003, 42, 3972
96. Dumas, S.; Jacques, V.; Sun, W.-C.; Troughton, J. S.; Welch, J. T.; Chasse, J. M.; Schmitt-Willich, H.; Caravan, P. Invest. Radiol. 2010, 45, 600
97. Boros, E.; Polasek, M.; Zhang, Z.; Caravan, P. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19858
98. Gale, E. M.; Kenton, N.; Caravan, P. Chem. Commun. 2013, 49, 8060
99. Castelli, D. D.; Caligara, M. C.; Bota, M.; Terreno, E.; Aime, S. Inorg. Chem. 2013, 52, 7130
100. Beeby, A.; Clarkson, I. M.; Dickins, R. S.; Faulkner, S.; Parker, D.; Royle, L.; de Sousa, A. S.; Williams, J. A. G.; Woods, M. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1999, 493