Respiratory conservation of energy with dioxygen: Cytochrome c oxidase

Metal Ions in Life Sciences

Volumn 15, Issue , 2015, Pages 89-130

  Yoshikawa, Shinya ^a   Shimada, Atsuhiro ^a   Shinzawa Itoh, Kyoko ^a  

^a UNIVERSITY OF HYOGO   (Japan)

Author keywords

cell respiration; cytochrome c oxidase; heme copper terminal oxidase; membrane protein; O2 reduction without forming ROS; proton pump

Indexed keywords

CYTOCHROME C OXIDASE; HYDROGEN PEROXIDE; OXYGEN;

ANIMAL; BOVINE; CHEMISTRY; ELECTRON TRANSPORT; HUMAN; METABOLISM; OXIDATION REDUCTION REACTION; OXYGEN CONSUMPTION; PHYSIOLOGY; STRUCTURE ACTIVITY RELATION; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

ANIMALS; CATTLE; CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; ELECTRON TRANSPORT; ELECTRON TRANSPORT COMPLEX IV; HUMANS; HYDROGEN PEROXIDE; OXIDATION-REDUCTION; OXYGEN; OXYGEN CONSUMPTION; STRUCTURE-ACTIVITY RELATIONSHIP;

EID: 84924348081     PISSN: 15590836     EISSN: 20419821     Source Type: Book Series    
DOI: 10.1007/978-3-319-12415-5_4     Document Type: Article

References (86)

1. S. Ferguson-Miller, G. T. Babcock, Chem. Rev. 1996, 96, 2889-2908.
2. S. Yoshikawa, K. Muramoto, K. Shinzawa-Itoh, Annu. Rev. Biophys. 2011, 40, 205-223.
3. T. Tsukihara, H. Aoyama, E. Yamashita, T. Tomizaki, H. Yamaguchi, K. Shinzawa-Itoh, R. Nakashima, R. Yaono, S. Yoshikawa, Science 1995, 269, 1069-1074.
4. S. Iwata, C. Ostermeier, B. Ludwig, H. Michel, Nature 1995, 376, 660-669.
5. C. Ostermeier, A. Harrenga, U. Ermler, H. Michel, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1997, 94, 10547-10553.
6. M. Svensson-Ek, J. Abramson, G. Larsson, S. Törnroth, P. Brzezinski, S. Iwata, J. Mol. Biol. 2002, 321, 329-339.
7. J. Abramson, S. Riistama, G. Larsson, A. Jasaitis, M. Svensson-Ek, L. Laakkonen, A. Puustinen, S. Iwata, M. Wikström, Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 910-917.
8. J. A. Lyons, D. Aragão, O. Slattery, A. V Pisliakov, T. Soulimane, M. Caffrey, Nature 2012, 487, 514-518.
9. T. Tiefenbrunn, W. Liu, Y. Chen, V. Katritch, C. D. Stout, J. A. Fee, V. Cherezov, PLoS One 2011, 6, e22348.
10. S. Buschmann, E. Warkentin, H. Xie, J. D. Langer, U. Ermler, H. Michel, Science 2010, 329, 327-330.
11. E. Yakushiji, K. Okunuki, Proc. Impact Acad. Japan 1941, 17, 205-223.
12. T. Yonetani, S. Takemori, I. Sekuzu, K. Okunuki, Nature 1958, 181, 1339-1340.
13. T. Yonetani, J. Biol. Chem. 1961, 236, 1680-1688.
14. B. Kadenbach, M. Ungibauer, J. Jarausch, U. Buge, L. Kuhn-Nentwig, Trends Biochem. Sci. 1983, 8, 398-400.
15. W. S. Caughey, G. A. Smythe, D. H. O'Keeffe, J. E. Maskasky, M. I. Smith, J. Biol. Chem. 1975, 250, 7602-7622.
16. E. Yamashita, H. Aoyama, M. Yao, K. Muramoto, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, T. Tsukihara, Acta Crystallogr. D. Biol. Crystallogr. 2005, 61, 1373-1377.
17. P. M. Kroneck, W. A. Antholine, J. Riester, W. G. Zumft, FEBS Lett. 1988, 242, 70-74.
18. K. Shinzawa-Itoh, H. Aoyama, K. Muramoto, H. Terada, T. Kurauchi, Y. Tadehara, A. Yamasaki, T. Sugimura, S. Kurono, K. Tsujimoto, T. Mizushima, E. Yamashita, T. Tsukihara, S. Yoshikawa, EMBO J. 2007, 26, 1713-1725.
19. W. S. Caughey, W. J. Wallace, J. A. Volpe, S. Yoshikawa, in Oxidation-Reduction, Part C, Vol. 13 of The Enzymes, 3rd edn., Ed P. D. Boyer, Academic Press, New York, 1976, pp. 299-344.
20. W. T. Potter, M. P. Tucker, R. A. Houtchens, W. S. Caughey, Biochemistry 1987, 26, 4699-4707.
21. Q. H. Gibson, C. Greenwood, Biochem. J. 1963, 86, 541-554.
22. T. Ogura, S. Takahashi, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, T. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 5630-5631.
23. S. W. Han, Y. C. Ching, D. L. Rousseau, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1990, 87, 2491-2495.
24. C. Varotsis, W. H. Woodruff, G. T. Babcock, J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 6439-6440.
25. T. Ogura, S. Hirota, D. A. Proshlyakov, K. Shinzawa-Itoh, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 5443-5449.
26. T. Ogura, S. Takahashi, S. Hirota, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, E. H. Appelman, T. Kitagawa, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8527-8536.
27. J. P. Collman, C. J. Sunderland, K. E. Berg, M. A. Vance, E. I. Solomon, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6648-9.
28. D. A. Proshlyakov, M. A. Pressler, G. T. Babcock, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998, 95, 8020-8025.
29. T. Ogura, T. Kitagawa, Biochim. Biophys. Acta 2004, 1655, 290-297.
30. D. A. Proshlyakov, M. A. Pressler, C. DeMaso, J. F. Leykam, D. L. DeWitt, G. T. Babcock, Science 2000, 290, 1588-1591.
31. M. A. Yu, T. Egawa, K. Shinzawa-Itoh, S. Yoshikawa, V. Guallar, S.-R. Yeh, D. L. Rousseau, G. J. Gerfen, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4753-4761.
32. A. Sucheta, K. E. Georgiadis, O. Einarsdóttir, Biochemistry 1997, 36, 554-565.
33. A. Sucheta, I. Szundi, O. Einarsdóttir, Biochemistry 1998, 37, 17905-17914.
34. I. Szundi, G. L. Liao, O. Einarsdóttir, Biochemistry 2001, 40, 2332-2339.
35. O. Einarsdóttir, I. Szundi, N. Van Eps, A. Sucheta, J. Inorg. Biochem. 2002, 91, 87-93.
36. N. Van Eps, I. Szundi, O. Einarsdóttir, Biochemistry 2003, 42, 5065-5073.
37. K. Muramoto, K. Ohta, K. Shinzawa-Itoh, K. Kanda, M. Taniguchi, H. Nabekura, E. Yamashita, T. Tsukihara, S. Yoshikawa, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 7740-7745.
38. W. H. Woodruff, O. Einarsdóttir, R. B. Dyer, K. A. Bagley, G. Palmer, S. J. Atherton, R. A. Goldbeck, T. D. Dawes, D. S. Kliger, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1991, 88, 2588-2592.
39. J. O. Alben, P. P. Moh, F. G. Fiamingo, R. A. Altschuld, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1981, 78, 234-237.
40. J. P. Collman, C. J. Sunderland, R. Boulatov, Inorg. Chem. 2002, 41, 2282-2291.
41. J. P. Collman, R. A. Decréau, C. J. Sunderland, Chem. Commun. 2006, 3894-3896.
42. J. P. Collman, N. K. Devaraj, R. A. Decréau, Y. Yang, Y.-L. Yan, W. Ebina, T. A. Eberspacher, C. E. D. Chidsey, Science 2007, 315, 1565-1568.
43. J. P. Collman, S. Ghosh, A. Dey, R. A. Decréau, Y. Yang, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5034-5035.
44. Z. Halime, M. T. Kieber-Emmons, M. F. Qayyum, B. Mondal, T. Gandhi, S. C. Puiu, E. E. Chufán, A. A. N. Sarjeant, K. O. Hodgson, B. Hedman, E. I. Solomon, K. D. Karlin, Inorg. Chem. 2010, 49, 3629-3645.
45. Z. Halime, H. Kotani, Y. Li, S. Fukuzumi, K. D. Karlin, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 13990-13994.
46. M. I. Verkhovsky, A. Jasaitis, M. L. Verkhovskaya, J. E. Morgan, M. Wikström, Nature 1999, 400, 480-483.
47. A. Jasaitis, M. I. Verkhovsky, J. E. Morgan, M. L. Verkhovskaya, M. Wikström, Biochemistry 1999, 38, 2697-2706.
48. D. Bloch, I. Belevich, A. Jasaitis, C. Ribacka, A. Puustinen, M. I. Verkhovsky, M. Wikström, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101, 529-533.
49. S. A. Siletsky, A. A. Konstantinov, Biochim. Biophys. Acta 2012, 1817, 476-488.
50. D. Zaslavsky, A. D. Kaulen, I. A. Smirnova, T. Vygodina, A. A. Konstantinov, FEBS Lett. 1993, 336, 389-393.
51. D. Zaslavsky, R. C. Sadoski, K. Wang, B. Durham, R. B. Gennis, F. Millett, Biochemistry 1998, 37, 14910-14916.
52. E. Pilet, A. Jasaitis, U. Liebl, M. H. Vos, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101, 16198-16203.
53. S. A. Siletsky, D. Han, S. Brand, J. E. Morgan, M. Fabian, L. Geren, F. Millett, B. Durham, A. A. Konstantinov, R. B. Gennis, Biochim. Biophys. Acta 2006, 1757, 1122-1132.
54. S. A. Siletsky, A. S. Pawate, K. Weiss, R. B. Gennis, A. A. Konstantinov, J. Biol. Chem. 2004, 279, 52558-52565.
55. V. Y. Artzatbanov, A. A. Konstantinov, V. P. Skulachev, FEBS Lett. 1978, 87, 180-185.
56. A. A. Konstantinov, S. Siletsky, D. Mitchell, A. Kaulen, R. B. Gennis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1997, 94, 9085-9090.
57. M. Wikström, M. I. Verkhovsky, G. Hummer, Biochim. Biophys. Acta 2003, 1604, 61-65.
58. V. R. I. Kaila, M. I. Verkhovsky, G. Hummer, M. Wikström, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 6255-6259.
59. S. Yang, Q. Cui, Biophys. J. 2011, 101, 61-69.
60. T. Yamashita, G. A. Voth, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1147-1152.
61. G. Brändén, M. Brändén, B. Schmidt, D. A. Mills, S. Ferguson-Miller, P. Brzezinski, Biochemistry 2005, 44, 10466-10474.
62. A. Puustinen, M. Wikström, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1999, 96, 35-37.
63. J. Qian, D. A. Mills, L. Geren, K. Wang, C. W. Hoganson, B. Schmidt, C. Hiser, G. T. Babcock, B. Durham, F. Millett, S. Ferguson-Miller, Biochemistry 2004, 43, 5748-5756.
64. M. Wikström, C. Ribacka, M. Molin, L. Laakkonen, M. Verkhovsky, A. Puustinen, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2005, 102, 10478-10481.
65. J. Fetter, M. Sharpe, J. Qian, D. Mills, S. Ferguson-Miller, P. Nicholls, FEBS Lett. 1996, 393, 155-160.
66. J. R. Fetter, J. Qian, J. Shapleigh, J. W. Thomas, A. García-Horsman, E. Schmidt, J. Hosler, G. T. Babcock, R. B. Gennis, S. Ferguson-Miller, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1995, 92, 1604-1608.
67. D. A. Mills, B. Schmidt, C. Hiser, E. Westley, S. Ferguson-Miller, J. Biol. Chem. 2002, 277, 14894-14901.
68. I. Belevich, M. I. Verkhovsky, M. Wikström, Nature 2006, 440, 829-832.
69. P. R. Rich, A. Maréchal, J. R. Soc. Interface 2013, 10, 20130183.
70. I. Belevich, E. Gorbikova, N. P. Belevich, V. Rauhamäki, M. Wikström, M. I. Verkhovsky, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2010, 107, 18469-18474.
71. R. J. P. Williams, Nature 1995, 376, 643.
72. S. Yoshikawa, K. Shinzawa-Itoh, R. Nakashima, R. Yaono, E. Yamashita, N. Inoue, M. Yao, M. J. Fei, C. P. Libeu, T. Mizushima, H. Yamaguchi, T. Tomizaki, T. Tsukihara, Science 1998, 280, 1723-1729.
73. S. Yoshikawa, K. Muramoto, K. Shinzawa-Itoh, Biochim. Biophys. Acta 2011, 1807, 1279-1286.
74. T. Tsukihara, K. Shimokata, Y. Katayama, H. Shimada, K. Muramoto, H. Aoyama, M. Mochizuki, K. Shinzawa-Itoh, E. Yamashita, M. Yao, Y. Ishimura, S. Yoshikawa, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 15304-15309.
75. C. L. Perrin, Acc. Chem. Res. 1989, 22, 268-275.
76. K. Kamiya, M. Boero, M. Tateno, K. Shiraishi, A. Oshiyama, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9663-9673.
77. M. Kubo, S. Nakashima, S. Yamaguchi, T. Ogura, M. Mochizuki, J. Kang, M. Tateno, K. Shinzawa-Itoh, K. Kato, S. Yoshikawa, J. Biol. Chem. 2013, 288, 30259-30269.
78. K. Shimokata, Y. Katayama, H. Murayama, M. Suematsu, T. Tsukihara, K. Muramoto, H. Aoyama, S. Yoshikawa, H. Shimada, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 4200-4205.
79. M. M. Pereira, F. L. Sousa, A. F. Veríssimo, M. Teixeira, Biochim. Biophys. Acta 2008, 1777, 929-934.
80. M. M. Pereira, F. L. Sousa, M. Teixeira, R. M. Nyquist, J. Heberle, FEBS Lett. 2006, 580, 1350-1354.
81. H.-Y. Chang, J. Hemp, Y. Chen, J. A. Fee, R. B. Gennis, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009, 106, 16169-16173.
82. P. V Argade, Y. C. Ching, M. Sassaroli, D. L. Rousseau, J. Biol. Chem. 1986, 261, 5969-5973.
83. T. Egawa, H. J. Lee, H. Ji, R. B. Gennis, S.-R. Yeh, D. L. Rousseau, Anal. Biochem. 2009, 394, 141-143.
84. T. Egawa, S.-R. Yeh, D. L. Rousseau, PLoS One 2013, 8, e63669.
85. T. Tsukihara, H. Aoyama, E. Yamashita, T. Tomizaki, H. Yamaguchi, K. Shinzawa-Itoh, R. Nakashima, R. Yaono, S. Yoshikawa, Science 1996, 272, 1136-1144.
86. S. Yoshikawa, K. Muramoto, K. Shinzawa-Itoh, M. Mochizuki, Biochim. Biophys. Acta 2012, 1817, 579-589.