Setting an upper limit on the myoglobin Iron(IV)Hydroxide p K a: Insight into axial ligand tuning in heme protein catalysis

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 25, 2014, Pages 9124-9131

  Yosca, Timothy H ^a   Behan, Rachel K ^a   Krest, Courtney M ^a   Onderko, Elizabeth L ^a   Langston, Matthew C ^a   Green, Michael T ^a  

^a PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; CATALYSIS; IRON; LIGANDS; PH;

ACTIVE SITE; AXIAL LIGAND; CATALYTIC FUNCTIONS; CYTOCHROME P450; HEME ENZYME; HEME PROTEINS; RESONANCE RAMAN SPECTROSCOPY; UPPER LIMITS;

IRON COMPOUNDS;

CYTOCHROME P450; FERRYLMYOGLOBIN; HEMOPROTEIN; HISTIDINE; HYDROXIDE; IRON; LIGAND; MYOGLOBIN;

ARTICLE; CATALYSIS; HEME SYNTHESIS; PH; PROTEIN STRUCTURE; PROTON TRANSPORT; RAMAN SPECTROMETRY; X RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; ENZYME ACTIVE SITE; MOSSBAUER SPECTROSCOPY;

CATALYSIS; CATALYTIC DOMAIN; HISTIDINE; HYDROGEN-ION CONCENTRATION; HYDROXIDES; IRON; LIGANDS; MOLECULAR STRUCTURE; MYOGLOBIN; SPECTROSCOPY, MOSSBAUER; SPECTRUM ANALYSIS, RAMAN; X-RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY;

EID: 84903289004     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja503588n     Document Type: Article

References (48)

1. Green, M. T.; Dawson, J. H.; Gray, H. B. Science 2004, 304, 1653
2. Green, M. T. Curr. Opin. Chem. Biol. 2009, 13, 84
3. de Montellano, P. R. O. Cytochrome P450: Structure, Mechanism, and Biochemistry; 3 rd ed.; Kluwer Academic/Plenum Publishers: Dordrecht, The Netherlands, 2005.
4. Rittle, J.; Green, M. T. Science 2010, 330, 933
5. Yosca, T. H.; Rittle, J.; Krest, C. M.; Onderko, E. L.; Silakov, A.; Calixto, J. C.; Behan, R. K.; Green, M. T. Science 2013, 342, 825
6. Groves, J. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003, 100, 3569
7. Sitter, A. J.; Reczek, C. M.; Terner, J. J. Biol. Chem. 1985, 260, 7515
8. Sono, M.; Andersson, L. A.; Dawson, J. H. J. Biol. Chem. 1982, 257, 8308
9. Berglund, G. I.; Carlsson, G. H.; Smith, A. T.; Szoke, H.; Henriksen, A.; Hajdu, J. Nature 2002, 417, 463
10. Bonagura, C. A.; Bhaskar, B.; Shimizu, H.; Li, H. Y.; Sundaramoorthy, M.; McRee, D. E.; Goodin, D. B.; Poulos, T. L. Biochemistry 2003, 42, 5600
11. Hersleth, H. P.; Uchida, T.; Rohr, A. K.; Teschner, T.; Schuenemann, V.; Kitagawa, T.; Trautwein, A. X.; Gorbitz, C. H.; Andersson, K. K. J. Biol. Chem. 2007, 282, 23372
12. Gumiero, A.; Metcalfe, C. L.; Pearson, A. R.; Raven, E. L.; Moody, P. C. E. J. Biol. Chem. 2011, 286, 1260
13. Behan, R. K.; Green, M. T. J. Inorg. Biochem. 2006, 100, 448
14. Penner-Hahn, J. E.; Eble, K. S.; McMurry, T. J.; Renner, M.; Balch, A. L.; Groves, J. T.; Dawson, J. H.; Hodgson, K. O. J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 7819
15. Chance, M.; Powers, L.; Kumar, C.; Chance, B. Biochemistry 1986, 25, 1259
16. Chance, M.; Powers, L.; Poulos, T.; Chance, B. Biochemistry 1986, 25, 1266
17. Sitter, A. J.; Reczek, C. M.; Terner, J. Biochim. Biophys. Acta 1985, 828, 229
18. Hashimoto, S.; Tatsuno, Y.; Kitagawa, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1986, 83, 2417
19. Hashimoto, S.; Teraoka, J.; Inuubushi, T.; Yonetani, T.; Kitagawa, T. J. Biol. Chem. 1986, 261, 11110
20. Terner, J.; Palaniappan, V.; Gold, A.; Weiss, R.; Fitzgerald, M. M.; Sullivan, A. M.; Hosten, C. M. J. Inorg. Biochem. 2006, 100, 480
21. Green, M. T. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1902
22. Meharenna, Y. T.; Doukov, T.; Li, H. Y.; Soltis, S. M.; Poulos, T. L. Biochemistry 2010, 49, 2984
23. Stone, K. L.; Behan, R. K.; Green, M. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 16563
24. Stone, K. L.; Behan, R. K.; Green, M. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 12307
25. Behan, R. K.; Hoffart, L. M.; Stone, K. L.; Krebs, C.; Green, M. T. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11471
26. Reczek, C. M.; Sitter, A. J.; Terner, J. J. Mol. Struct. 1989, 214, 27
27. Beitlich, T.; Kuhnel, K.; Schulze-Briese, C.; Shoeman, R. L.; Schlichting, I. J. Synchrotron Radiat. 2007, 14, 11
28. Hersleth, H. P.; Andersson, K. K. Biochim. Biophys. Acta, Proteins Proteomics 2011, 1814, 785
29. Henderson, R. Proc. R. Soc. London, Ser. B 1990, 241, 6
30. Owen, R. L.; Rudino-Pinera, E.; Garman, E. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 4912
31. Nilsson, K.; Hersleth, H. P.; Rod, T. H.; Andersson, K. K.; Ryde, U. Biophys. J. 2004, 87, 3437
32. Maeda, Y.; Morita, Y.; Yoshida, C. J. Biochem. (Tokyo, Jpn.) 1971, 70, 509
33. Zeng, W.; Barabanschikov, A.; Zhang, Y.; Zhao, J.; Sturhahn, W.; Alp, E. E.; Sage, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1816
34. Foote, N.; Gadsby, P. M.; Greenwood, C.; Thomson, A. J. Biochem. J. 1989, 261, 515
35. Silaghi-Dumitrescu, R.; Reeder, B. J.; Nicholls, P.; Cooper, C. E.; Wilson, M. T. Biochem. J. 2007, 403, 391
36. Carlsen, C. U.; Skovgaard, I. M.; Skibsted, L. H. J. Agric. Food Chem. 2003, 51, 5815
37. Penner-Hahn, J. E.; Hodgson, K. O. Iron Porphyrins; VCH: New York, 1989; Vol. III.
38. Rohde, J. U.; Torelli, S.; Shan, X. P.; Lim, M. H.; Klinker, E. J.; Kaizer, J.; Chen, K.; Nam, W. W.; Que, L. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 16750
39. Feis, A.; Marzocchi, M. P.; Paoli, M.; Smulevich, G. Biochemistry 1994, 33, 4577
40. Behan, R. K. Ph.D. Dissertation, Pennsylvania State University, 2008.
41. Simonneaux, G.; Scholz, W. F.; Reed, C. A.; Lang, G. Biochim. Biophys. Acta 1982, 716, 1
42. Hersleth, H. P.; Varnier, A.; Harbitz, E.; Rohr, A. K.; Schmidt, P. P.; Sorlie, M.; Cederkvist, F. H.; Marchal, S.; Gorren, A. C. F.; Mayer, B.; Uchida, T.; Schunemann, V.; Kitagawa, T.; Trautwein, A. X.; Shimizu, T.; Lange, R.; Gorbitz, C. H.; Andersson, K. K. Inorg. Chim. Acta 2008, 361, 831
43. Das, T. K.; Boffi, A.; Chiancone, E.; Rousseau, D. L. J. Biol. Chem. 1999, 274, 2916
44. Ikemura, K.; Mukai, M.; Shimada, H.; Tsukihara, T.; Yamaguchi, S.; Shinzawa-Itoh, K.; Yoshikawa, S.; Ogura, T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14384
45. Adler, A. D.; Longo, F. R.; Kampas, F.; Kim, J. J. Inorg. Nucl. Chem. 1970, 32, 2443
46. Teale, F. W. Biochim. Biophys. Acta 1959, 35, 543
47. Wagner, G.; Perez, M.; Toscano, W. A.; Gunsalus, I. J. Biol. Chem. 1981, 256, 6262
48. Bizzarri, A. R.; Iakovleva, O. A.; Parak, F. Chem. Phys. 1995, 191, 185