Nickel Superoxide Dismutase

Nickel and Its Surprising Impact in Nature

Volumn 2, Issue , 2007, Pages 417-443

  Bryngelson, Peter A ^a   Maroney, Michael J ^a  

^a UNIVERSITY OF MASSACHUSETTS   (United States)

Author keywords

Dismutase; Mechanism; Nickel dependent; Structure; Superoxide

Indexed keywords

AMINO ACIDS; BIODIVERSITY; DETOXIFICATION; ENZYMES; LIGANDS; MECHANISMS; METAL IONS; METALS; SOLUTIONS; STRUCTURE (COMPOSITION);

DELETERIOUS EFFECTS; DISMUTASE; PROTEIN STRUCTURES; REACTION MECHANISM; REACTIVE OXYGEN SPECIES; SUPER OXIDE DISMUTASE; SUPEROXIDE DISMUTASES; SUPEROXIDES;

NICKEL COMPOUNDS;

EID: 84954593836     PISSN: None     EISSN: None     Source Type: Book    
DOI: 10.1002/9780470028131.ch10     Document Type: Chapter

References (91)

1. D. E. Cabelli, D. Riley, J. A. Rodriguez, J. S. Valentine, and H. Zhu, Models of Superoxide Dismutases, in Biomimetic Oxidations Catalyzed by Transition Metal Complexes (B. Meunier, ed.), 1998, pp. 461-508.
2. A. F. Miller, Superoxide Processing, in Coordination Chemistry in the Biosphere and Geosphere, (L. Que, Jr. and W. Tolman, eds), Pergamon, Oxford, Amsterdam, New York and Tokyo, 2003, pp. 479-506.
3. J. M. McCord, Superoxide Dismutase in Aging and Disease: An Overview in Methods Enzymol., Vol. 349, Academic Press Inc., San Diego, 2002, 331-341.
4. B. Halliwell. B, Active Oxygen in Biochemistry (J. F. Liebman, ed.), Blackie Academic and Professional, New York, 1995, pp. 313-335.
5. W. Beyer, J. Imlay, and I. Fridovich, Prog. Nucleic Acid Res. Mol. Biol., 40, 221-253 (1991).
6. G. N. Landis and J. Tower, Mech. Ageing Dev., 126, 365-379 (2005).
7. R. H. J. Brown, Cold Spring Harbor Monogr. Ser., 34, 569-586 (1997).
8. M. Barkats, S. Millecamps, A. Bilang-Bleuel, and J. Mallet, J. Neurochem., 82, 101- 109 (2002).
9. B. A. Omar and J. M. McCord, J. Mol. Cell Cardiol., 23, 149-159 (1991).
10. K. Baker, C. B. Marcus, K. Huffman, H. Kruk, B. Malfroy, and S. R. Doctrow, J. Pharmacol. Exp. Ther., 284, 215-221 (1998).
11. D. A. Parks, G. B. Bulkley, D. N. Granger, S. R. Hamilton, and J. M. McCord, Gastroenterology, 82, 9-15 (1982).
12. K. Nakagawa, D. D. Koo, D. R. Davies, D. W. Gray, A. J. McLaren, K. I. Welsh, P. J. Morris, and S. V. Fuggle, Kidney Int., 61, 1160-1169 (2002).
13. M. D. Wheeler, M. Nakagami, B. U. Bradford, T. Uesugi, R. P. Mason, H. D. Connor, A. Dikalova, M. Kadiiska, and R. G. Thurman, J. Biol. Chem., 276, 36664-36672 (2001).
14. M. A. De Groote, U. A. Ochsner, M. U. Shiloh, C. Nathan, J. M. McCord, M. C. Dinauer, S. J. Libby, A. Vazquez-Torres, Y. Xu, and F. C. Fang, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94, 13997-14001 (1997).
15. M. Lefebre and M. Valvano, Microbiology, 147, 97-109 (2001).
16. A. Sansone, P. R. Watson, T. S. Wallis, P. R. Langford, and J. S. Kroll, Microbiology, 148, 719-726 (2002).
17. A. F. Miller and D. Sorkin, Comments Mol. Cell. Biophys., 9, 1-48 (1997).
18. A. F. Miller, K. Padmakumar, D. L. Sorkin, A. Karapetian, and C. K. Vance, J. Inorg. Biochem., 93, 71-83 (2003).
19. J. A. Tainer, E. D. Getzoff, J. S. Richardson, and D. C. Richardson, Nature, 306, 284-287 (1983).
20. D. L. Tierney, J. A. Fee, M. L. Ludwig, and J. E. Pennerhahn, Biochemistry, 34, 1661-1668 (1995).
21. M. S. Lah, M. M. Dixon, K. A. Pattridge, W. C. Stallings, J. A. Fee, and M. L. Ludwig, Biochemistry, 34, 1646-1660 (1995).
22. G. E. O. Borgstahl, H. E. Parge, M. J. Hickey, W. F. Beyer, R. A. Hallewell, and J. A. Tainer, Cell, 71, 107-118 (1992).
23. -2, in Superoxide and Superoxide Dismutases (A. M. Michelson, J. M. McCord, and I. Fridovich, eds), Academic Press, London and New York, 1977, pp. 25-28.
24. C. S. St. Clair, H. B. Gray, and J. S. Valentine, Inorg. Chem., 31, 925-927 (1992).
25. C. K. Vance and A. F. Miller, Biochemistry, 40, 13079-13087 (2001).
26. V. J. P. Leveque, C. K. Vance, H. S. Nick, and D. N. Silverman, Biochemistry, 40, 10586-10591 (2001).
27. B. Ge, F. W. Scheller, and F. Lisdat, Biosens. Bioelectron., 18, 295-302 (2003).
28. W. C. Barrette, D. T. Sawyer, J. A. Fee, and K. Asada, Biochemistry, 22, 624-627 (1983).
29. P. A. Bryngelson and M. J. Maroney, unpublished results.
30. S. B. Choudhury, J. W. Lee, G. Davidson, Y. I. Yim, K. Bose, M. L. Sharma, S. O. Kang, D. E. Cabelli, and M. J. Maroney, Biochemistry, 38, 3744-3752 (1999).
31. H. D. Youn, E. J. Kim, J. H. Roe, Y. C. Hah, and S. O. Kang, Biochem. J., 318, 889-896 (1996).
32. G. E. O. Borgstahl, M. Pokross, R. Chehab, A. Sekher, and E. H. Snell, J. Mol. Biol., 296, 951-959 (2000).
33. C. A. Kerfeld, S. Yoshida, K. T. Tran, T. O. Yeates, D. Cascio, H. Bottin, C. Berthomieu, M. Sugiura, and A. Boussac, J. Biol. Inorg. Chem., 8, 707-714 (2003).
34. R. W. Strange, S. Antonyuk, M. A. Hough, P. A. Doucette, J. A. Rodriguez, P. J. Hart, L. J. Hayward, J. S. Valentine, and S. S. Hasnain, J. Mol. Biol., 328, 877-891 (2003).
35. M. J. Maroney, Curr. Opin. Chem. Biol., 3, 188-199 (1999).
36. S. A. Mirza, M. A. Pressler, M. Kumar, R. O. Day, and M. J. Maroney, Inorg. Chem., 32, 977-87 (1993).
37. C. A. Grapperhaus and M. Y. Darensbourg, Acc. Chem. Res., 31, 451-459 (1998).
38. L. Noodleman, T. Lovell, W. G. Han, J. Li, and F. Himo, Chem. Rev., 104, 459-508 (2004).
39. L. Banci, I. Bertini, F. Cramaro, R. Del Conte, and M. S. Viezzoli, Eur. J. Biochem., 269, 1905-1915 (2002).
40. C. Bull and J. A. Fee, J. Am. Chem. Soc., 107, 3295-3304 (1985).
41. J. A. Fee and C. Bull, J. Biol. Chem., 261, 13000-13005 (1986).
42. J. Maliekal, A. Karapetian, C. Vance, E. Yikilmaz, Q. Wu, T. Jackson, T. C. Brunold, T. G. Spiro, and A. F. Miller, J. Am. Chem. Soc., 124, 15064-15075 (2002).
43. I. Zilbermann, E. Maimon, H. Cohen, and D. Meyerstein, Chem. Rev., 105, 2609- 2625 (2005).
44. M. Uudsemaa and T. Tamm, J. Phys. Chem. A, 107, 9997-10003 (2003).
45. C. F. Wells and D. Fox, J. Chem. Soc., Dalton Trans., 1498-1501 (1977).
46. N. Jubran, D. Meyerstein, J. Koresh, and H. Cohen, J. Chem. Soc., Dalton Trans., 2509-2513 (1986).
47. F. P. Bossu and D. W. Margerum, J. Am. Chem. Soc., 98, 4003-4004 (1976).
48. M. V. Rampersad, S. P. Jeffery, M. L. Golden, J. Lee, J. H. Reibenspies, D. J. Darensbourg, and M. Y. Darensbourg, J. Am. Chem. Soc., 127, 17323-17334 (2005).
49. R. Cammack, Hydrogenases and Their Activities, in Hydrogen as a Fuel (R. Cammack, M. Frey, and R. Robson, eds), Taylor and Francis, London and New York, 2001, pp. 73-92.
50. D. W. Margerum and S. L. Anliker, Ni(III) Chemistry and Properties of Peptide Complexes of Ni(II) and Ni(III), in The Bioinorganic Chemistry of Nickel, (J. J. R. Lancaster, ed.), VCH, New York, 1988, pp. 29 - 51.
51. J. Hanss and H. J. Kruger, Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 37, 360-363 (1998).
52. R. A. Torres, T. Lovell, L. Noodleman, and D. A. Case, J. Am. Chem. Soc., 125, 1923-1936 (2003)
53. S. A. Mirza, R. O. Day, and M. J. Maroney, Inorg. Chem., 35, 1992-1995 (1996).
54. B. S. Chohan and M. J. Maroney, Inorg. Chem., 46, 1906-1908 (2006).
55. V. E. Kaasjager, E. Bouwman, S. Gorter, J. Reedijk, C. A. Grapperhaus, J. H. Reibenspies, J. J. Smee, M. Y. Darensbourg, A. Derecskei-Kovacs, and L. M. Thomson, Inorg. Chem., 41, 1837-1844 (2002).
56. P. J. Farmer, J. H. Reibenspies, P. A. Lindahl, and M. Y. Darensbourg, J. Am. Chem. Soc., 115, 4665-4674 (1993).
57. R. M. Buonomo, I. Font, M. J. Maguire, J. H. Reibenspies, T. Tuntulani, and M. Y. Darensbourg, J. Am. Chem. Soc., 117, 963-973 (1995).
58. M. J. Maroney, S. B. Choudhury, P. A. Bryngelson, S. A. Mirza, and M. J. Sherrod, Inorg. Chem., 35, 1073-1076 (1996).
59. G. N. George and M. L. Gorbaty, J. Am. Chem. Soc., 111, 3182-3186 (1989).
60. E. I. Solomon, B. Hedman, K. O. Hodgson, A. Dey, and R. K. Szilagyi, Coord. Chem. Rev., 249, 97-129 (2005).
61. R. K. Szilagyi, P. A. Bryngelson, M. J. Maroney, B. Hedman, K. O. Hodgson, and E. I. Solomon, J. Am. Chem. Soc., 126, 3018-3019 (2004).
62. D. M. Kurtz, Jr., J. Inorg. Biochem., 100, 679-693 (2006).
63. J. C. Venter, K. Remington, J. F. Heidelberg, A. L. Halpern, D. Rusch, J. A. Eisen, D. Y. Wu, I. Paulsen, K. E. Nelson, W. Nelson, D. E. Fouts, S. Levy, A. H. Knap, M. W. Lomas, K. Nealson, O. White, J. Peterson, J. Hoffman, R. Parsons, H. Baden- Tillson, C. Pfannkoch, Y. H. Rogers, and H. O. Smith, Science, 304, 66-74 (2004).
64. E. J. Kim, H. J. Chung, B. S. Suh, Y. C. Hah, and J. H. Roe, Mol. Microbiol., 27, 187-195 (1998).
65. H. J. Chung, J. H. Choi, E. J. Kim, Y. H. Cho, and J. H. Roe, J. Bacteriol., 181, 7381-7384 (1999).
66. T. J. Hosted Jr., D. J. Devlin, and D. C. Alexander, Functional Genomics, Schering-Plough, Isolation of iron and nickel superoxide dismutase genes from Micromonospora carbonacea var. africana ATCC39149 and development of nickelrepressible promoter expression vectors for M. carboonacea and Streptomyces coelicolor A3(2), GenBank®, http://www.ncbi.nlm.nih.gov (2006).
67. A. Copeland, S. Lucas, A. Lapidus, K. Barry, J. C. Detter, T. Glavina, N. Hammon, S. Israni, S. Pitluck, and P. Richardson, US DOE Joint Genome Institute, Sequencing of the draft genome and assembly of Nocardioides sp. JS614, GenBank®, http:// www.ncbi.nlm.nih.gov. (2005).
68. A. Copeland, S. Lucas, A. Lapidus, K. Barry, J. C. Detter, T. Glavina, N. Hammon, S. Israni, S. Pitluck, and P. Richardson, US DOE Joint Genome Institute, Sequencing of the draft genome and assembly of Frankia sp. EAN1pec, GenBank®, http://www. ncbi.nlm.nih.gov (2005).
69. S. J. Giovannoni, J.-C. Cho, S. Ferriera, J. Johnson, S. Kravitz, A. Halpern, K. Remington, K. Beeson, B. Tran, Y.-H. Rogers, R. Friedman, J. C. Venter, Janibacter sp. HTCC26491099316001546, whole genome shotgun sequence., GenBank®, http:// www.ncbi.nlm.nih.gov (2006).
70. B. Palenik, B. Brahamsha, F. W. Larimer, M. Land, L. Hauser, P. Chain, J. Lamerdin, W. Regala, E. E. Allen, J. McCarren, I. Paulsen, A. Dufresne, F. Partensky, E. A. Webb, and J. Waterbury, Nature, 424, 1037-1042 (2003).
71. A. Copeland, S. Lucas, A. Lapidus, K. Barry, J. C. Detter, T. Glavina, N. Hammon, S. Israni, S. Pitluck, and P. Richardson, US DOE Joint Genome Institut, Sequencing of the draft genome and assembly of Trichodesmium erythraeum IMS101, GenBank®, http://www.ncbi.nlm.nih.gov. (2005).
72. A. Copeland, S. Lucas, A. Lapidus, K. Barry, C. Detter, T. Glavina, N. Hammon, S. Israni, S. Pitluck, and P. Richardson, US DOE Joint Genome Institute, Sequencing of the draft genome and assembly of Crocosphaera watsonii WH 8501, GenBank®, http://www.ncbi.nlm.nih.gov (2005).
73. J. Wuerges, J. W. Lee, Y. I. Yim, H. S. Yim, S. O. Kang, and K. D. Carugo, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101, 8569-8574 (2004).
74. B. A. Methe, K. E. Nelson, J. W. Deming, B. Momen, E. Melamud, X. J. Zhang, J. Moult, R. Madupu, W. C. Nelson, R. J. Dodson, L. M. Brinkac, S. C. Daugherty, A. S. Durkin, R. T. DeBoy, J. F. Kolonay, S. A. Sullivan, L. W. Zhou, T. M. Davidsen, M. Wu, A. L. Huston, M. Lewis, B. Weaver, J. F. Weidman, H. Khouri, T. R. Utterback, T. V. Feldblyum, and C. M. Fraser, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102, 10913-10918 (2005).
75. T. Eitinger, J. Bacteriol., 186, 7821-7825 (2004).
76. P. A. Bryngelson, S. E. Arobo, J. L. Pinkham, D. E. Cabelli, and M. J. Maroney, J. Am. Chem. Soc., 126, 460-461 (2004).
77. H. D. Youn, Y. I. Yim, K. Kim, Y. C. Hah, and S. O. Kang, J. Biol. Chem., 270, 13740-13747 (1995).
78. E. J. Kim, H. P. Kim, Y. C. Hah, and J. H. Roe, Eur. J. Biochem., 241, 178-185 (1996).
79. D. P. Barondeau, C. J. Kassmann, C. K. Bruns, J. A. Tainer, and E. D. Getzoff, Biochemistry, 43, 8038-8047 (2004).
80. C. L. Drennan, J. H. Heo, M. D. Sintchak, E. Schreiter, and P. W. Ludden, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98, 11973-11978 (2001).
81. C. Darnault, A. Volbeda, E. J. Kim, P. Legrand, X. Vernede, P. A. Lindahl, and J. C. Fontecilla-Camps, Nat Struct Biol, 10, 271-279 (2003).
82. A. T. Fiedler, P. A. Bryngelson, M. J. Maroney, and T. C. Brunold, J. Am. Chem. Soc., 127, 5449-5462 (2005).
83. E. D. Getzoff, J. A. Tainer, P. K. Weiner, P. A. Kollman, J. S. Richardson, and D. C. Richardson, Nature, 306, 287-290 (1983).
84. C. B. Allan, G. Davidson, S. B. Choudhury, Z. J. Gu, K. Bose, R. O. Day, and M. J. Maroney, Inorg. Chem., 37, 4166-4167 (1998).
85. D. C. Fox, A. T. Fiedler, H. L. Halfen, T. C. Brunold, and J. A. Halfen, J. Am. Chem. Soc., 126, 7627-7638 (2004).
86. J. A. Bellefeuille, C. A. Grapperhaus, A. Derecskei-Kovacs, J. H. Reibenspies, and M. Y. Darensbourg, Inorg. Chim. Acta, 300, 73-81 (2000).
87. D. K. Mills, J. H. Reibenspies, and M. Y. Darensbourg, Inorg. Chem., 29, 4364-4366 (1990).
88. C. A. Grapperhaus, C. S. Mullins, P. M. Kozlowski, and M. S. Mashuta, Inorg. Chem., 43, 2859-2866 (2004).
89. J. J. Smee, M. L. Miller, C. A. Grapperhaus, J. H. Reibenspies, and M. Y. Darensbourg, Inorg. Chem., 40, 3601-3605 (2001).
90. C. A. Grapperhaus, M. J. Maguire, T. Tuntulani, and M. Y. Darensbourg, Inorg. Chem., 36, 1860-1866 (1997).
91. M. Kumar, G. J. Colpas, R. O. Day, and M. J. Maroney, J. Am. Chem. Soc., 111, 8323-8325 (1989).