Anisotropic covalency contributions to superexchange pathways in type one copper active sites

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 42, 2014, Pages 15034-15045

  Hadt, Ryan G ^a   Gorelsky, Serge I ^a,b   Solomon, Edward I ^a  

^a STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF OTTAWA   (Canada)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTIVE SITE; COVALENCIES; SUPEREXCHANGE PATHWAY;

COPPER; CYSTEINE; HISTAMINE; MULTICOPPER OXIDASE; NITRITE REDUCTASE; OXIDOREDUCTASE; UNCLASSIFIED DRUG;

ANISOTROPY; ARTICLE; CHEMICAL STRUCTURE; ELECTRON TRANSPORT; HYDROGEN BOND; CHEMISTRY; ENZYME ACTIVE SITE; METABOLISM; MOLECULAR MODEL; QUANTUM THEORY;

ANISOTROPY; CATALYTIC DOMAIN; COPPER; ELECTRON TRANSPORT; MODELS, MOLECULAR; NITRITE REDUCTASES; QUANTUM THEORY;

EID: 84908425750     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja508361h     Document Type: Article

References (66)

1. Malkin, R.; Malmstrom, B. G. Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol. 1970, 33, 177
2. Adman, E. T. Adv. Protein Chem. 1991, 42, 145
3. Gray, H. B. Chem. Soc. Rev. 1986, 15, 17
4. Holm, R. H.; Kennepohl, P.; Solomon, E. I. Chem. Rev. 1996, 96, 2239
5. Crane, B. R.; Di, B. A. J.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11623
6. Solomon, E. I.; Szilagyi, R. K.; DeBeer, G. S.; Basumallick, L. Chem. Rev. 2004, 104, 419
7. Colman, P. M.; Freeman, H. C.; Guss, J. M.; Murata, M.; Norris, V. A.; Ramshaw, J. A. M.; Venkatappa, M. P. Nature 1978, 272, 319
8. Guss, J. M.; Freeman, H. C. J. Mol. Biol. 1983, 169, 521
9. Guss, J. M.; Bartunik, H. D.; Freeman, H. C. Acta Crystallogr., Sect. B: Struct. Sci. 1992, B48, 790
10. Nar, H.; Messerschmidt, A.; Huber, R.; Van, d. K. M.; Canters, G. W. J. Mol. Biol. 1991, 221, 765
11. Hart, P. J.; Nersissian, A. M.; Herrmann, R. G.; Nalbandyan, R. M.; Valentine, J. S.; Eisenberg, D. Protein Sci. 1996, 5, 2175
12. Germann, U. A.; Muller, G.; Hunziker, P. E.; Lerch, K. J. Biol. Chem. 1988, 263, 885
13. Messerschmidt, A.; Huber, R. Eur. J. Biochem. 1990, 187, 341
14. Lowery, M. D.; Solomon, E. I. Inorg. Chim. Acta 1992, 198-200, 233
15. Solomon, E. I. Inorg. Chem. 2006, 45, 8012
16. Solomon, E. I.; Hadt, R. G. Coord. Chem. Rev. 2011, 255, 774
17. Gewirth, A. A.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 3811
18. Penfield, K. W.; Gay, R. R.; Himmelwright, R. S.; Eickman, N. C.; Norris, V. A.; Freeman, H. C.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 4382
19. Shadle, S. E.; Penner-Hahn, J. E.; Schugar, H. J.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 767
20. LaCroix, L. B.; Shadle, S. E.; Wang, Y.; Averill, B. A.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 7755
21. LaCroix, L. B.; Randall, D. W.; Nersissian, A. M.; Hoitink, C. W. G.; Canters, G. W.; Valentine, J. S.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 9621
22. Xie, X.; Hadt, R. G.; Pauleta, S. R.; Gonzalez, P. J.; Un, S.; Moura, I.; Solomon, E. I. J. Inorg. Biochem. 2009, 103, 1307
23. Ghosh, S.; Xie, X.; Dey, A.; Sun, Y.; Scholes, C. P.; Solomon, E. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 4969
24. George, S. J.; Lowery, M. D.; Solomon, E. I.; Cramer, S. P. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 2968
25. Lowery, M. D.; Guckert, J. A.; Gebhard, M. S.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 3012
26. Solomon, E. I.; Heppner, D. E.; Johnston, E. M.; Ginsbach, J. W.; Cirera, J.; Qayyum, M.; Kieber-Emmons, M. T.; Kjaergaard, C. H.; Hadt, R. G.; Tian, L. Chem. Rev. 2014, 114, 3659
27. Cracknell, J. A.; Vincent, K. A.; Armstrong, F. A. Chem. Rev. 2008, 108, 2439
28. Calabrese Barton, S.; Gallaway, J.; Atanassov, P. Chem. Rev. 2004, 104, 4867
29. Marcus, R. A.; Sutin, N. Biochim. Biophys. Acta, Rev. Bioenerg. 1985, 811, 265
30. Farver, O.; Pecht, I. Coord. Chem. Rev. 2011, 255, 757
31. Wijma, H. J.; MacPherson, I.; Farver, O.; Tocheva, E. I.; Pecht, I.; Verbeet, M. P.; Murphy, M. E. P.; Canters, G. W. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 519
32. Farver, O.; Eady, R. R.; Sawers, G.; Prudencio, M.; Pecht, I. FEBS Lett. 2004, 561, 173
33. Suzuki, S.; Deligeer; Yamaguchi, K.; Kataoka, K.; Kobayashi, K.; Tagawa, S.; Kohzuma, T.; Shidara, S.; Iwasaki, H. J. Biol. Inorg. Chem. 1997, 2, 265
34. Frisch, M. J.; Gaussian 09; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
35. Tenderholt, A. L. QMForge, v 2.1; Stanford University: Stanford, CA, 2007; http://qmforge.sourceforge.net.
36. Gorelsky, S. I.; Lever, A. B. P. J. Organomet. Chem. 2001, 635, 187
37. Gorelsky, S. I. AOMix: Program for Molecular Orbital Analysis, Version 6.82, 2013; http://www.sg-chem.net/.
38. Kieber-Emmons, M. T. LUMO, Version 0.9b, 2011; http://www.kieber-emmons.com/Lumo/
39. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822
40. Becke, A. D. Phys. Rev. A: Gen. Phys. 1988, 38, 3098
41. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648
42. Szilagyi, R. K.; Metz, M.; Solomon, E. I. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 2994
43. Schaefer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829
44. Adman, E. T.; Godden, J. W.; Turley, S. J. Biol. Chem. 1995, 270, 27458
45. Paddon-Row, M. N.; Jordan, K. D. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 2952
46. Berlin, Y. A.; Hutchison, G. R.; Rempala, P.; Ratner, M. A.; Michl, J. J. Phys. Chem. A 2003, 107, 3970
47. Newton, M. D. Chem. Rev. 1991, 91, 767
48. Newton, M. D. Theor. Chem. Acc. 2003, 110, 307
49. Liang, C.; Newton, M. D. J. Phys. Chem. 1992, 96, 2855
50. Hartings, M. R.; Kurnikov, I. V.; Dunn, A. R.; Winkler, J. R.; Gray, H. B.; Ratner, M. A. Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 248
51. Prytkova, T. R.; Kurnikov, I. V.; Beratan, D. N. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1618
52. Yamaguchi, K.; Jensen, F.; Dorigo, A.; Houk, K. N. Chem. Phys. Lett. 1988, 149, 537
53. Brunold, T. C.; Gamelin, D. R.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 8511
54. Tuczek, F.; Solomon, E. I. Coord. Chem. Rev. 2001, 219-221, 1075
55. DeBeer, G. S.; Metz, M.; Szilagyi, R. K.; Wang, H.; Cramer, S. P.; Lu, Y.; Tolman, W. B.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5757
56. Hadt, R. G.; Sun, N.; Marshall, N. M.; Hodgson, K. O.; Hedman, B.; Lu, Y.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16701
57. Piontek, K.; Antorini, M.; Choinowski, T. J. Biol. Chem. 2002, 277, 37663
58. Farver, O.; Eady, R. R.; Pecht, I. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 9005
59. Babini, E.; Bertini, I.; Borsari, M.; Capozzi, F.; Luchinat, C.; Zhang, X.; Moura, G. L. C.; Kurnikov, I. V.; Beratan, D. N.; Ponce, A.; Di Bilio, A. J.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4532
60. Di Bilio, A. J.; Dennison, C.; Gray, H. B.; Ramirez, B. E.; Sykes, A. G.; Winkler, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 7551
61. Di Bilio, A. J.; Hill, M. G.; Bonander, N.; Karlsson, B. G.; Villahermosa, R. M.; Malmstroem, B. G.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9921
62. Ryde, U.; Olsson, M. H. M. Int. J. Quantum Chem. 2001, 81, 335
63. Olsson, M. H. M.; Ryde, U.; Roos, B. O. Protein Sci. 1998, 7, 2659
64. Wijma, H. J.; MacPherson, I.; Alexandre, M.; Diederix, R. E. M.; Canters, G. W.; Murphy, M. E. P.; Verbeet, M. P. J. Mol. Biol. 2006, 358, 1081
65. Basumallick, L.; Szilagyi, R. K.; Zhao, Y.; Shapleigh, J. P.; Scholes, C. P.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 14784
66. Didziulis, S. V.; Cohen, S. L.; Gewirth, A. A.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 250