Resonant inelastic X-ray scattering on ferrous and ferric bis-imidazole porphyrin and cytochrome c: Nature and role of the axial methionine-fe bond

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 52, 2014, Pages 18087-18099

  Kroll, Thomas ^a   Hadt, Ryan G ^a   Wilson, Samuel A ^a   Lundberg, Marcus ^a,b   Yan, James J ^a   Weng, Tsu Chien ^c   Sokaras, Dimosthenis ^c   Alonso Mori, Roberto ^a   Casa, Diego ^d   Upton, Mary H ^d   Hedman, Britt ^c   Hodgson, Keith O ^a,c   Solomon, Edward I ^a,c  

^a STANFORD UNIVERSITY   (United States)

^b UPPSALA UNIVERSITY   (Sweden)

^c SLAC NATIONAL ACCELERATOR LABORATORY   (United States)

^d ARGONNE NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACIDS; IRON; IRON COMPOUNDS; LIGANDS; PORPHYRINS; PROTEINS; REDUCTION; SPECTROSCOPIC ANALYSIS; THERMODYNAMICS; X RAY ABSORPTION SPECTROSCOPY;

COVALENT NATURE; ELECTRON TRANSFER; INELASTIC X RAY SCATTERING; METALLO-PROTEINS; OXIDATION STATE; REDUCTION POTENTIAL; RESONANT INELASTIC X-RAY SCATTERING; SPECTROSCOPIC METHOD;

X RAY SCATTERING;

CYTOCHROME C; IMIDAZOLE DERIVATIVE; IRON DERIVATIVE; LIGAND; METHIONINE; PORPHYRIN DERIVATIVE; IRON; METALLOPORPHYRIN;

ARTICLE; CHEMICAL BOND; CHEMICAL STRUCTURE; CONTROLLED STUDY; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ENERGY TRANSFER; LIGAND BINDING; OXIDATION; OXIDATION REDUCTION STATE; QUANTITATIVE ANALYSIS; RADIATION SCATTERING; THERMODYNAMICS; CHEMISTRY; ELECTRON TRANSPORT; METABOLISM; QUANTUM THEORY; X RAY DIFFRACTION;

CYTOCHROMES C; ELECTRON TRANSPORT; IMIDAZOLES; IRON; METALLOPORPHYRINS; METHIONINE; QUANTUM THEORY; X-RAY DIFFRACTION;

EID: 84920181334     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja5100367     Document Type: Article

References (55)

1. Liu, J.; Chakraborty, S.; Hosseinzadeh, P.; Yu, Y.; Tian, S.; Petrik, I.; Bhagi, A.; Lu, Y. Chem. Rev. 2014, 114, 4366
2. Solomon, E. I.; Szilagyi, R. K.; DeBeer, G. S.; Basumallick, L. Chem. Rev. 2004, 104, 419
3. Solomon, E. I.; Hadt, R. G. Coord. Chem. Rev. 2011, 255, 774
4. Tsai, M.-L.; Hadt, R. G.; Marshall, N. M.; Wilson, T. D.; Lu, Y.; Solomon, E. I. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 14658
5. Ghosh, S.; Xie, X.; Dey, A.; Sun, Y.; Scholes, C. P.; I, S. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 4969
6. Raphael, A. L.; Gray, H. B. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 1989, 6, 338
7. Ye, T.; Kaur, R.; Senguen, F. T.; Michel, L. V.; Bren, K. L.; Elliott, S. J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 130, 6682
8. Hantgan, R. R.; Taniuchi, H. J. Biol. Chem. 1978, 253, 5373
9. Schejter, A.; Plotkin, B. J. Biol. Chem. 1988, 255, 353
10. Tezcan, F. A.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 13383-13388
11. Vashi, P. R.; Marques, H. M. J. Inorg. Biochem. 2004, 98, 1471-1482
12. Lushington, G. H.; Cowley, A. B.; Silchenko, S.; Lukat-Rodgers, G. S.; Rodgers, K. R.; Benson, D. R. Inorg. Chem. 2003, 42, 7550-7559
13. Pascher, T.; Chesick, J. P.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Science 1996, 271, 1558-60
14. Mines, G. A.; Pascher, T.; Lee, S. C.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Chem. Biol. 1996, 3, 491-497
15. Cohen, D. S.; Pielak, G. J. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 1675-7
16. Cheng, M.-C.; Rich, A. M.; Armstrong, R. S.; Ellis, P. J.; Lay, P. A. Inorg. Chem. 1999, 38, 5703
17. Liu, X.; Kim, C. N.; Yang, J.; Jemmerson, R.; Wang, X. Cell 1996, 86, 147-157
18. Kagan, V. E. Nat. Chem. Biol. 2005, 1, 223-232
19. Belikova, N. A.; Jiang, J.; Tyurina, Y. Y.; Zhao, Q.; Epperly, M. W.; Greenberger, J.; Kagan, V. E. Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2007, 69, 176-186
20. Kagan, V. E.; Bayir, H. A.; Belikova, N. A.; Kapralov, O.; Tyurina, Y. Y.; Tyurin, V. A.; Jiang, J.; Stoyanovsky, D. A.; Wipf, P.; Kochanek, P. M.; Greenberger, J. S.; Pitt, B.; Shvedova, A. A.; Borisenko, G. Free Radical Biol. Med. 2009, 46, 1439-1453
21. Wang, W.; Ye, X.; Demidov, A. A.; Rosca, F.; Sjodin, T.; Cao, W.; Sheeran, M.; Champion, P. M. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 10789
22. Negrerie, M.; Cianetti, S.; Vos, M. H.; Martin, J.-L.; Kruglik, S. G. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 12766
23. Zang, C.; Stevens, J. A.; Link, J. J.; Guo, L.; Wang, L.; Zhong, D. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 2846
24. Braem, O.; Consani, C.; Cannizzo, A.; Chergui, M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 13723
25. Solomon, E. I.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Dey, A.; Szilagyi, R. K. Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 97
26. Wasinger, E. C.; de Groot, F. M. F.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12894-12906
27. Hocking, R. K.; Wasinger, E. C.; de Groot, F. M. F.; Hodgson, K. O.; Hedman, B.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 10442-10451
28. Hocking, R. K.; Wasinger, E. C.; Yan, Y.-L.; deGroot, F. M. F.; Walker, F. A.; Hodgson, K. O.; Hedman, B.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 113-125
29. Hocking, R. K.; DeBeer George, S.; Raymond, K. N.; Hodgson, K. O.; Hedman, B.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 4006-4015
30. Gel'mukhanov, F.; Ögreen, H. Phys. Rep. 1999, 312, 87-330
31. Kotani, A.; Shin, S. Rev. Mod. Phys. 2001, 73, 203-246
32. Glatzel, P.; Bergmann, U.; Yano, J.; Visser, H.; Robblee, J. H.; Gu, W.; de Groot, F. M. F.; Christou, G.; Pecoraro, V. L.; Cramer, S. P.; Yachandra, V. K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9946-9959
33. de Groot, F. M. F.; Glatzel, P.; Bergmann, U.; van Aken, P. A.; Barrea, R. A.; Klemme, S.; Hävecker, M.; Knop-Gericke, A.; Heijboer, W. M.; Weckhuysen, B. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 20751-20762
34. Glatzel, P.; Bergmann, U. Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 65-95 Synchrotron Radiation in Inorganic and Bioinorganic Chemistry
35. Leidel, N.; Chernev, P.; Havelius, K. G. V.; Schwartz, L.; Ott, S.; Haumann, M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14142-14157
36. Glatzel, P.; Bergmann, U.; Yano, J.; Visser, H.; Robblee, J. H.; Gu, W.; de Groot, F. M. F.; Christou, G.; Pecoraro, V. L.; Cramer, S. P.; Yachandra, V. K. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 9946-9959
37. Lundberg, M.; Kroll, T.; DeBeer, S.; Bergmann, U.; Wilson, S. A.; Glatzel, P.; Nordlund, D.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 17121-17134
38. Sokaras, D.; Weng, T.-C.; Nordlund, D.; Alonso-Mori, R.; Velikov, P.; Wenger, D.; Garachtchenko, A.; George, M.; Borzenets, V.; Johnson, B.; Rabedeau, T.; Bergmann, U. Rev. Sci. Instrum. 2013, 84, 053102
39. Gog, T. Synchrotron Radiat. News 2009, 22, 12-21
40. Gog, T.; Casa, D. M.; Said, A. H.; Upton, M. H.; Kim, J.; Kuzmenko, I.; Huang, X.; Khachatryan, R. J. Synchrotron Radiat. 2013, 20, 74-79
41. Cowan, R. D. The Theory of Atomic Structure and Spectra; University of California Press: Berkeley, 1981.
42. Butler, P. H. Point Group Symmetry: Applications, Methods and Tables; Plenum Press: New York, 1981.
43. Thole, B. T.; van der Laan, G.; C.Fuggle, J.; Sawatzky, G. A.; Karnatak, R. C.; Esteva, J.-M. Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Chem. 1985, 32, 5107-5118
44. de Groot, F. M. F.; Kotani, A. Core Level Spectroscopy of Solids; CRC Press: Boca Raton, FL, 2008.
45. Frisch, M. J. Gaussian 09, Revision D.01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
46. Westre, T. E.; Kennepohl, P.; DeWitt, J. G.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6297-6314
47. Kroll, T.; Kraus, R.; Schönfelder, R.; Aristov, V. Y.; Molodtsova, O. V.; Hoffmann, P.; Knupfer, M. J. Chem. Phys. 2012, 137, 054306
48. Rovira, C.; Carloni, P.; Parrinello, M. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 7031-7035
49. Faraone-Mennella, J.; Tezcan, F. A.; Gray, H. B.; Winkler, J. R. Biochemistry 2006, 45, 10504-10511
50. Wilson, S. A.; Kroll, T.; Decreau, R. A.; Hocking, R. K.; Lundberg, M.; Hedman, B.; Hodgson, K. O.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1124-1136
51. Gorelsky, S. I.; Basumallick, L.; Vura-Weis, J.; Sarangi, R.; Hodgson, K. O.; Hedman, B.; Fujisawa, K.; Solomon, E. I. Inorg. Chem. 2005, 44, 4947
52. Gray, H. B.; Malmström, B. G.; Williams, R. J. P. J. Biol. Inorg. Chem. 2000, 5, 551
53. Williams, R. J. P. Eur. J. Biochem. 1995, 234, 363
54. Malmström, B. G. Eur. J. Biochem. 1994, 223, 711
55. Winkler, J. R.; Wittung-Stafshede, P.; Leckner, B. G. J.; Malmström; Gray, H. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1997, 94, 4246-4249