Heme in the marine environment: From cells to the iron cycle

Metallomics

Volumn 6, Issue 6, 2014, Pages 1107-1120

  Hogle, Shane L ^a   Barbeau, Katherine A ^a   Gledhill, Martha ^b,c  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b GEOMAR HELMHOLTZ CENTRE FOR OCEAN RESEARCH KIEL   (Germany)

^c UNIVERSITY OF SOUTHAMPTON   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

IRON;

ANALYTICAL METHODOLOGY; CELLULAR PROCESS; HETEROCYCLIC MOLECULES; IRON-CONTAINING; MARINE BACTERIOPLANKTON; MARINE ENVIRONMENT; MARINE MICROBE; NITRATE ASSIMILATION;

PORPHYRINS;

HEME; HEME B; HEMOPROTEIN; IRON; NITRATE; REACTIVE OXYGEN METABOLITE; UNCLASSIFIED DRUG;

ANALYTIC METHOD; BACTERIOPLANKTON; BINDING SITE; BIOFILM; CELL DEATH; CELL MEMBRANE; CELL NUCLEUS; CELL RESPIRATION; CELL VACUOLE; CHEMICAL ANALYSIS; CHEMISTRY; CHLAMYDOMONAS REINHARDTII; CHLOROPLAST; CYTOPLASM; ELECTRON TRANSPORT; ENDOPLASMIC RETICULUM; GOLGI COMPLEX; MARINE ENVIRONMENT; MARINE SPECIES; NITROGEN FIXATION; NONHUMAN; OCEANOGRAPHY; PEROXISOME; PHOTOSYNTHESIS; PHYTOPLANKTON; PRIORITY JOURNAL; PROTEIN FUNCTION; PROTEIN SYNTHESIS; PROTEIN TRANSPORT; REVIEW; SEA; SIGNAL TRANSDUCTION; SYMBIOSIS; THALASSIOSIRA PSEUDONANA; ANIMAL; AQUATIC SPECIES; CYTOLOGY; METABOLISM;

ANIMALS; AQUATIC ORGANISMS; HEME; HEMEPROTEINS; IRON; OCEANS AND SEAS; PHOTOSYNTHESIS;

EID: 84901651235     PISSN: 17565901     EISSN: 1756591X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c4mt00031e     Document Type: Review

References (132)

1. F. M. M. Morel N. M. Price Science 2003 300 944 947
2. P. W. Boyd T. Jickells C. S. Law S. Blain E. A. Boyle K. O. Buesseler K. H. Coale J. J. Cullen H. J. W. De Baar M. Follows M. Harvey C. Lancelot M. Levasseur N. P. J. Owens R. Pollard R. B. Rivkin J. Sarmiento V. Schoemann V. Smetacek S. Takeda A. Tsuda S. Turner A. J. Watson Science 2007 315 612 617
3. M. Gledhill C. M. G. van den Berg Mar. Chem. 1994 47 41 54
4. E. Rue K. Bruland Limnol. Oceanogr. 1997 901 910
5. J. Wu G. Luther Limnol. Oceanogr. 1994 39 1119 1129
6. K. N. Buck K. W. Bruland Limnol. Oceanogr. 2007 52 1800 1808
7. E. Mawji M. Gledhill J. A. Milton G. A. Tarran S. Ussher A. Thompson G. A. Wolff P. J. Worsfold E. P. Achterberg Environ. Sci. Technol. 2008 42 8675 8680
8. I. Velasquez B. L. Nunn E. Ibisanmi D. R. Goodlett K. A. Hunter S. G. Sander Mar. Chem. 2011 126 97 107
9. P. W. Boyd E. Ibisanmi S. G. Sander K. A. Hunter G. A. Jackson Limnol. Oceanogr. 2010 55 1271 1288
10. L. M. Laglera C. M. G. van den Berg Limnol. Oceanogr. 2009 54 610 619
11. E. Rue K. Bruland Mar. Chem. 1995 50 117 138
12. S. Chapman, S. Daff and A. Munro, in Metal Sites in Proteins and Models: Structure and Bonding, ed., P. J. Sadler, and, A. J. Thomson, Berlin Heidelberg, 1997, vol. 88, pp. 39-70
13. O. Richter B. Ludwig Biochim. Biophys. Acta 2009 1787 626 634
14. D. Richardson Microbiology 2000 146 551 571
15. J. Raven and J. Beardall, in Respiration in aquatic ecosystems, ed., P. Del Giorgio, and, P. Williams, Oxford University Press, 2005, pp. 36-46
16. R. S. Hartshorne C. L. Reardon D. Ross J. Nuester T. A. Clarke A. J. Gates P. C. Mills J. K. Fredrickson J. M. Zachara L. Shi A. S. Beliaev M. J. Marshall M. Tien S. Brantley J. N. Butt D. J. Richardson Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009 106 22169 22174
17. C. Myers J. Myers J. Bacteriol. 1997 179 1143
18. K. Richter M. Schicklberger J. Gescher Appl. Environ. Microbiol. 2012 78 913 921
19. M. F. Hohmann-Marriott R. E. Blankenship Annu. Rev. Plant Biol. 2011 62 515 548
20. A. Guskov J. Kern A. Gabdulkhakov M. Broser A. Zouni W. Saenger Nat. Struct. Mol. Biol. 2009 16 334 342
21. G. Kurisu H. Zhang J. L. Smith W. A. Cramer Science 2003 302 1009 1014
22. C. J. Howe B. G. Schlarb-Ridley J. Wastl S. Purton D. S. Bendall J. Exp. Bot. 2006 57 13 22
23. M. P. Lesser Annu. Rev. Physiol. 2006 68 253 278
24. A. L. Rose E. A. Webb T. D. Waite J. W. Moffett Environ. Sci. Technol. 2008 42 2387 2393
25. D. R. Learman B. M. Voelker A. I. Vazquez-Rodriguez C. M. Hansel Nat. Geosci. 2011 4 95 98
26. J. M. Diaz C. M. Hansel B. M. Voelker C. M. Mendes P. F. Andeer T. Zhang Science 2013 340 1223 1226
27. A. B. Kustka Y. Shaked A. J. Milligan D. W. King F. M. M. Morel Limnol. Oceanogr. 2005 50 1172 1180
28. A. Anderson J. H. Bothwell A. Laohavisit A. G. Smith J. M. Davies Trends Plant Sci. 2011 16 579 581
29. R. Mittler S. Vanderauwera N. Suzuki G. Miller V. B. Tognetti K. Vandepoele M. Gollery V. Shulaev F. Van Breusegem Trends Plant Sci. 2011 16 300 309
30. M. Zámocký P. Furtmüller C. Obinger Antioxid. Redox Signaling 2008 10 1527 1548
31. M. Zámocký P. G. Furtmüller C. Obinger Arch. Biochem. Biophys. 2010 500 45 57
32. M. Bernroitner M. Zamocky P. G. Furtmüller G. A. Peschek C. Obinger J. Exp. Bot. 2009 60 423 440
33. J. Hu A. Baker B. Bartel N. Linka R. T. Mullen S. Reumann B. K. Zolman Plant Cell 2012 24 2279 2303
34. T. Gabaldón Philos. Trans. R. Soc. London B, Biol. Sci. 2010 365 765 773
35. E. V. Armbrust J. A. Berges C. Bowler B. R. Green D. Martinez N. H. Putnam S. Zhou A. E. Allen K. E. Apt M. Bechner M. A. Brzezinski B. K. Chaal A. Chiovitti A. K. Davis M. S. Demarest J. C. Detter T. Glavina D. Goodstein M. Z. Hadi U. Hellsten M. Hildebrand B. D. Jenkins J. Jurka V. V Kapitonov N. Kröger W. W. Y. Lau T. W. Lane F. W. Larimer J. C. Lippmeier S. Lucas M. Medina A. Montsant M. Obornik M. S. Parker B. Palenik G. J. Pazour P. M. Richardson T. A Rynearson M. A Saito D. C. Schwartz K. Thamatrakoln K. Valentin A. Vardi F. P. Wilkerson D. S. Rokhsar Science 2004 306 79 86
36. G. Zipor M. Oren-Shamir Plant Sci. 2013 199-200 41 47
37. J. B. Schenkman I. Jansson Pharmacol. Ther. 2003 97 139 152
38. K. Fischer G. Barbier H. Hecht Plant Cell 2005 17 1167 1179
39. Y. Gao G. J. Smith R. S. Alberte Plant Physiol. 1993 103 1437 1445
40. A. E. Allen B. B. Ward B. Song J. Phycol. 2005 41 95 104
41. C. Bowler A. Vardi A. E. Allen Annu. Rev. Mar. Sci. 2010 2 333 365
42. S. Nakano M. Takahashi A. Sakamoto H. Morikawa K. Katayanagi Protein Sci. 2012 21 383 395
43. A. Marchetti D. M. Schruth C. A. Durkin M. S. Parker R. B. Kodner C. T. Berthiaume R. Morales A. E. Allen E. V. Armbrust Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 E317 E325
44. H. Takahashi S. Kopriva M. Giordano K. Saito R. Hell Annu. Rev. Plant Biol. 2011 62 157 184
45. C. E. Blaby-Haas S. S. Merchant Biochim. Biophys. Acta 2012 1823 1531 1552
46. A. E. Allen J. Laroche U. Maheswari M. Lommer N. Schauer P. J. Lopez G. Finazzi A. R. Fernie C. Bowler Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008 105 10438 10443
47. A. B. Kustka A. E. Allen F. M. M. Morel J. Phycol. 2007 43 715 729
48. U. Liebl J.-C. Lambry M. H. Vos Biochim. Biophys. Acta 2013 1834 1684 1692
49. M. Gilles-Gonzalez G. Ditta D. Helinski Nature 1991 350 170 172
50. L. Plate M. A. Marletta Trends Biochem. Sci. 2013 38 566 575
51. L. A. J. Mur J. Mandon S. Persijn S. M. Cristescu I. E. Moshkov G. V Novikova M. A. Hall F. J. M. Harren K. H. Hebelstrup K. J. Gupta AoB Plants 2013 5 pls052
52. L. Plate M. A. Marletta Mol. Cell 2012 46 449 460
53. A. Besson-Bard A. Pugin D. Wendehenne Annu. Rev. Plant Biol. 2008 59 21 39
54. N. Foresi N. Correa-Aragunde G. Parisi G. Caló G. Salerno L. Lamattina Plant Cell 2010 22 3816 3830
55. A. Vardi K. D. Bidle C. Kwityn D. J. Hirsh S. M. Thompson J. A. Callow P. Falkowski C. Bowler Curr. Biol. 2008 18 895 899
56. M. Oborník B. R. Green Mol. Biol. Evol. 2005 22 2343 2353
57. H. Panek M. O'Brian Microbiology 2002 148 2273 2282
58. Y. Tong M. Guo Arch. Biochem. Biophys. 2009 481 1 15
59. L. L. Anzaldi E. P. Skaar Infect. Immun. 2010 78 4977 4989
60. R. Tanaka A. Tanaka Annu. Rev. Plant Biol. 2007 58 321 346
61. O. Czarnecki B. Grimm J. Exp. Bot. 2012 63 1675 1687
62. G. Rhie S. Beale J. Biol. Chem. 1992 267 16088 16093
63. J. E. Cornah M. J. Terry A. G. Smith Trends Plant Sci. 2003 8 224 230
64. T. Suzuki T. Masuda D. P. Singh F.-C. Tan T. Tsuchiya H. Shimada H. Ohta A. G. Smith K. Takamiya J. Biol. Chem. 2002 277 4731 4737
65. N. Watanabe F. S. Che M. Iwano S. Takayama S. Yoshida A. Isogai J. Biol. Chem. 2001 276 20474 20481
66. D. Hutchins A. Witter A. Butler G. Luther Nature 1999 400 858 861
67. R. Weaver D. Kirchman D. Hutchins Aquat. Microb. Ecol. 2003 31 227 239
68. K. M. Achilles T. M. Church S. W. Wilhelm G. W. I. Luther D. A. Hutchins Limnol. Oceanogr. 2003 48 2250 2255
69. C. S. Hassler V. Schoemann Biogeosciences 2009 6 2281 2296
70. M. L. Wells C. G. Trick W. P. Cochlan B. Beall Deep Sea Res., Part II 2009 56 2810 2821
71. Y. Kondo S. Takeda J. Nishioka M. Sato H. Saito K. Suzuki K. Furuya J. Oceanogr. 2012 69 97 115
72. M. J. A. Rijkenberg L. J. A. Gerringa V. E. Carolus I. Velzeboer H. J. W. de Baar Geochim. Cosmochim. Acta 2006 70 2790 2805
73. B. M. Hopkinson K. L. Roe K. Barbeau Appl. Environ. Microbiol. 2008 74 6263 6270
74. K. L. Roe S. L. Hogle K. Barbeau Appl. Environ. Microbiol. 2013 79 5753 5762
75. B. M. Hopkinson K. Barbeau Environ. Microbiol. 2012 14 114 128
76. N. Frankenberg-Dinkel Antioxid. Redox Signaling 2004 6 825 834
77. W. Zhu A. Wilks I. Stojiljkovic J. Bacteriol. 2000 182 6783
78. M. D. L. Suits G. P. Pal K. Nakatsu A. Matte M. Cygler Z. Jia Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005 102 16955 16960
79. M. J. O'Neill M. N. Bhakta K. G. Fleming A. Wilks Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 5639 5644
80. V. M. Markowitz I.-M. Chen K. Palaniappan K. Chu E. Szeto Y. Grechkin A. Ratner B. Jacob J. Huang P. Williams M. Huntemann I. Anderson K. Mavromatis N. N. Ivanova N. C. Kyrpides Nucleic Acids Res. 2012 40 D115 D122
81. D. B. Rusch A. L. Halpern G. Sutton K. B. Heidelberg S. Williamson S. Yooseph D. Wu J. A. Eisen J. M. Hoffman K. Remington K. Beeson B. Tran H. Smith H. Baden-Tillson C. Stewart J. Thorpe J. Freeman C. Andrews-Pfannkoch J. E. Venter K. Li S. Kravitz J. F. Heidelberg T. Utterback Y.-H. Rogers L. I. Falcón V. Souza G. Bonilla-Rosso L. E. Eguiarte D. M. Karl S. Sathyendranath T. Platt E. Bermingham V. Gallardo G. Tamayo-Castillo M. R. Ferrari R. L. Strausberg K. Nealson R. Friedman M. Frazier J. C. Venter PLoS Biol. 2007 5 e77
82. E. Toulza A. Tagliabue S. Blain G. Piganeau PLoS One 2012 7 e30931
83. D. K. Desai F. D. Desai J. Laroche Front. Microbiol. 2012 3 362
84. N. Kröger N. Poulsen Annu. Rev. Genet. 2008 42 83 107
85. P. Hambright, in Porphyrins and metalloporphyrins, ed., K. Smith, Elsevier Scientific Pub. Co, Amsterdam, New York, 1975, pp. 233-271
86. A. Witter D. Hutchins A. Butler G. Luther Mar. Chem. 2000 69 1 17
87. R. Kassner W. Howard Biochim. Biophys. Acta 1973 304 294 303
88. M. Chen W.-X. Wang L. Guo Global Biogeochem. Cycles 2004 18 GB4013
89. J. Buchler, in Porphyrins and metalloporphyrins, ed., K. Smith, Elsevier Scientific Pub. Co, Amsterdam, New York, 1975, pp. 157-224
90. S. Brown Biochem. J. 1976 159 23 27
91. S. Brown R. King Biochem. J. 1976 153 479 483
92. S. Brown T. Dean P. Jones Biochem. J. 1970 117 733 739
93. O. Horváth R. Huszánk Z. Valicsek G. Lendvay Coord. Chem. Rev. 2006 250 1792 1803
94. D. G. Whitten Res. Chem. Intermed. 1978 2 107 138
95. L. Vong A. Laës S. Blain Anal. Chim. Acta 2007 588 237 244
96. N. A. Espinas K. Kobayashi S. Takahashi N. Mochizuki T. Masuda Plant Cell Physiol. 2012 53 1344 1354
97. J. Furhop and K. Smith, in Porphyrins and metalloporphyrins, ed., K. Smith, Elsevier Scientific Pub. Co, Amsterdam, New York, 1975, pp. 757-862
98. M. Gledhill Mar. Chem. 2007 103 393 403
99. D. Honey M. Gledhill T. Bibby F. Legiret N. Pratt A. Hickman T. Lawson E. Achterberg Mar. Ecol.: Prog. Ser. 2013 483 1 17
100. M. Gledhill E. P. Achterberg D. J. Honey M. C. Nielsdottir M. J. A. Rijkenberg Global Biogeochem. Cycles 2013 27 1072 1082
101. T. Masuda S. Takahashi Anal. Biochem. 2006 355 307 309
102. S. Koga S. Yoshihara H. Bando K. Yamasaki Y. Higashimoto M. Noguchi S. Sueda H. Komatsu H. Sakamoto Anal. Biochem. 2013 433 2 9
103. M. Gledhill Anal. Chim. Acta 2014
104. M. A. Saito E. M. Bertrand S. Dutkiewicz V. V. Bulygin D. M. Moran F. M. Monteiro M. J. Follows F. W. Valois J. B. Waterbury Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011 108 2184 2189
105. E. M. Bertrand A. E. Allen C. L. Dupont T. M. Norden-Krichmar J. Bai R. E. Valas M. A. Saito Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012 109 E1762 E1771
106. M. Lommer M. Specht A.-S. Roy L. Kraemer R. Andreson M. A. Gutowska J. Wolf S. V Bergner M. B. Schilhabel U. C. Klostermeier R. G. Beiko P. Rosenstiel M. Hippler J. Laroche Genome Biol. 2012 13 R66
107. M. Slattery S. Ankisetty J. Corrales K. E. Marsh-Hunkin D. J. Gochfeld K. L. Willett J. M. Rimoldi J. Nat. Prod. 2012 75 1833 1877
108. R. D. Frew D. A. Hutchins S. Nodder S. Sanudo-Wilhelmy A. Tovar-Sanchez K. Leblanc C. E. Hare P. W. Boyd Global Biogeochem. Cycles 2006 20 GB1S93
109. L. Slemons B. Paul J. Resing J. W. Murray Mar. Chem. 2012 142-144 54 67
110. B. P. von der Heyden a. N. Roychoudhury T. N. Mtshali T. Tyliszczak S. C. B. Myneni Science 2012 338 1199 1201
111. R. Hudson F. Morel Limnol. Oceanogr. 1989 34 1113 1120
112. A. Tovar-Sanchez S. A. Sañudo-Wilhelmy M. Garcia-Vargas R. S. Weaver L. C. Popels D. A. Hutchins Mar. Chem. 2003 82 91 99
113. D. Tang F. M. M. Morel Mar. Chem. 2006 98 18 30
114. C. S. Hassler V. Schoemann Limnol. Oceanogr.: Methods 2009 7 479 489
115. B. S. Twining S. B. Baines N. S. Fisher M. R. Landry Deep Sea Res., Part I 2004 51 1827 1850
116. B. S. Twining S. B. Baines J. B. Bozard S. Vogt E. A. Walker D. M. Nelson Deep Sea Res., Part II 2011 58 325 341
117. J. Nuester S. Vogt M. Newville A. B. Kustka B. S. Twining Front. Microbiol. 2012 3 150
118. B. S. Twining S. B. Baines Annu. Rev. Mar. Sci. 2013 5 191 215
119. A. J. Poulton A. Charalampopoulou J. R. Young G. A. Tarran M. I. Lucas G. D. Quartly Limnol. Oceanogr. 2010 55 1601 1613
120. A. E. Hickman P. M. Holligan C. M. Moore J. Sharples V. Krivtsov M. R. Palmer Limnol. Oceanogr. 2009 54 525 536
121. A. King S. Sañudo-Wilhelmy P. Boyd B. Twining S. Wilhelm C. Breene M. Ellwood D. Hutchins Biogeosciences 2012 9 667 687
122. B. M. Hopkinson B. Seegers M. Hatta C. I. Measures B. Greg Mitchell K. A. Barbeau Deep Sea Res., Part II 2013 90 102 111
123. N. Mochizuki R. Tanaka B. Grimm T. Masuda M. Moulin A. G. Smith A. Tanaka M. J. Terry Trends Plant Sci. 2010 15 488 498
124. L. Yin C. Bauer Philos. Trans. R. Soc. London B, Biol. Sci. 2013 368 20120262
125. J. Thomas J. Weinstein Plant Physiol. Biochem. 1992 30 285 292
126. R. Guo M. Luo J. D. Weinstein Plant Physiol. 1998 116 605 615
127. R. Boyanapalli G. S. Bullerjahn C. Pohl P. L. Croot P. W. Boyd R. M. L. McKay Appl. Environ. Microbiol. 2007 73 1019 1024
128. V. M. Markowitz I.-M. A. Chen K. Palaniappan K. Chu E. Szeto Y. Grechkin A. Ratner B. Jacob J. Huang P. Williams M. Huntemann I. Anderson K. Mavromatis N. N. Ivanova N. C. Kyrpides Nucleic Acids Res. 2012 40 D115 D122
129. M. Kanehisa S. Goto Y. Sato M. Kawashima M. Furumichi M. Tanabe Nucleic Acids Res. 2014 42 D199 D205
130. M. Punta P. C. Coggill R. Y. Eberhardt J. Mistry J. Tate C. Boursnell N. Pang K. Forslund G. Ceric J. Clements A. Heger L. Holm E. L. L. Sonnhammer S. R. Eddy A. Bateman R. D. Finn Nucleic Acids Res. 2012 40 D290 D301
131. D. McDonald M. N. Price J. Goodrich E. P. Nawrocki T. Z. DeSantis A. Probst G. L. Andersen R. Knight P. Hugenholtz ISME J. 2012 6 610 618
132. A. Stamatakis Bioinformatics 2006 22 2688 2690