Catalytic H2O2 Disproportionation and Electrocatalytic O2 Reduction by a Functional Mimic of Heme Catalase: Direct Observation of Compound 0 and Compound I in Situ

ACS Catalysis

Volumn 6, Issue 3, 2016, Pages 1382-1388

  Sengupta, Kushal ^a   Chatterjee, Sudipta ^a   Dey, Abhishek ^a  

^a DEPARTMENT OF MATERIALS SCIENCE   (India)

Author keywords

catalase activity; compound 0; compound I; Fe porphyrin; oxygen reduction

Indexed keywords

CHEMICAL BONDS; CHEMICAL DETECTION; ELECTROLYTIC REDUCTION; HYDROGEN BONDS; IODINE; PORPHYRINS; REACTION INTERMEDIATES; REDUCTION; SELF ASSEMBLED MONOLAYERS;

CATALASE ACTIVITY; COMPOUND 0; COMPOUND I; FE-PORPHYRIN; OXYGEN REDUCTION;

IRON COMPOUNDS;

EID: 84960153243     PISSN: None     EISSN: 21555435     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acscatal.5b02668     Document Type: Article

References (58)

1. Putnam, C. D.; Arvai, A. S.; Bourne, Y.; Tainer, J. A. J. Mol. Biol. 2000, 296, 295-309 10.1006/jmbi.1999.3458
2. Heme-catalases; Mate, M. J.; Murshudov, G.; Bravo, J.; Melik-Adamyan, W.; Loewen, P. C.; Fita, I., Eds.; Wiley: Chichester, U.K., 2001; Vol. 1.
3. Kato, S.; Ueno, T.; Fukuzumi, S.; Watanabe, Y. J. Biol. Chem. 2004, 279, 52376-52381 10.1074/jbc.M403532200
4. Vlasits, J.; Jakopitsch, C.; Bernroitner, M.; Zamocky, M.; Furtmueller, P. G.; Obinger, C. Arch. Biochem. Biophys. 2010, 500, 74-81 10.1016/j.abb.2010.04.018
5. Díaz, A.; Loewen, P. C.; Fita, I.; Carpena, X. Arch. Biochem. Biophys. 2012, 525, 102-110 10.1016/j.abb.2011.12.011
6. Robert, A.; Loock, B.; Momenteau, M.; Meunier, B. Inorg. Chem. 1991, 30, 706-711 10.1021/ic00004a021
7. Kanamori, D.; Yamada, Y.; Onoda, A.; Okamura, T.-a.; Adachi, S.; Yamamoto, H.; Ueyama, N. Inorg. Chim. Acta 2005, 358, 331-338 10.1016/j.ica.2004.09.014
8. Takahashi, A.; Kurahashi, T.; Fujii, H. Inorg. Chem. 2009, 48, 2614-2625 10.1021/ic802123m
9. Samanta, S.; Das, P. K.; Chatterjee, S.; Sengupta, K.; Mondal, B.; Dey, A. Inorg. Chem. 2013, 52, 12963-12971 10.1021/ic4020652
10. Traylor, T. G.; Xu, F. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 6201-6202 10.1021/ja00254a059
11. Rosenthal, J.; Chng, L. L.; Fried, S. D.; Nocera, D. G. Chem. Commun. (Cambridge, U. K.) 2007, 2642-2644 10.1039/b616884a
12. Alfonso-Prieto, M.; Biarnes, X.; Vidossich, P.; Rovira, C. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 11751-11761 10.1021/ja9018572
13. Ozaki, S.-i.; Roach, M. P.; Matsui, T.; Watanabe, Y. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 818-825 10.1021/ar9502590
14. Davydov, R.; Satterlee, J. D.; Fujii, H.; Sauer-Masarwa, A.; Busch, D. H.; Hoffman, B. M. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 16340-16346 10.1021/ja037037e
15. Ibrahim, M.; Denisov, I. G.; Makris, T. M.; Kincaid, J. R.; Sligar, S. G. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 13714-13718 10.1021/ja036949d
16. Watanabe, Y.; Nakajima, H.; Ueno, T. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 554-562 10.1021/ar600046a
17. Denisov, I. G.; Mak, P. J.; Makris, T. M.; Sligar, S. G.; Kincaid, J. R. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 13172-13179 10.1021/jp8017875
18. Liu, J.-G.; Ohta, T.; Yamaguchi, S.; Ogura, T.; Sakamoto, S.; Maeda, Y.; Naruta, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 9262-9267 10.1002/anie.200904572
19. Mak, P. J.; Thammawichai, W.; Wiedenhoeft, D.; Kincaid, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 349-361 10.1021/ja5107833
20. Chuang, W. J.; Van Wart, H. E. J. Biol. Chem. 1992, 267, 13293-13301
21. Benecky, M. J.; Frew, J. E.; Scowen, N.; Jones, P.; Hoffman, B. M. Biochemistry 1993, 32, 11929-11933 10.1021/bi00095a024
22. Ivancich, A.; Jouve, H. M.; Sartor, B.; Gaillard, J. Biochemistry 1997, 36, 9356-9364 10.1021/bi970886s
23. Oertling, W. A.; Babcock, G. T. Biochemistry 1988, 27, 3331-3338 10.1021/bi00409a032
24. Czarnecki, K.; Nimri, S.; Gross, Z.; Proniewicz, L. M.; Kincaid, J. R. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 2929-2935 10.1021/ja952177c
25. Czarnecki, K.; Kincaid, J. R.; Fujii, H. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 7953-7954 10.1021/ja991712w
26. Green, M. T. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 9495-9499 10.1021/ja994377k
27. Egawa, T.; Proshlyakov, D. A.; Miki, H.; Makino, R.; Ogura, T.; Kitagawa, T.; Ishimura, Y. J. Biol. Inorg. Chem. 2001, 6, 46-54 10.1007/s007750000181
28. Kellner, D. G.; Hung, S.-C.; Weiss, K. E.; Sligar, S. G. J. Biol. Chem. 2002, 277, 9641-9644 10.1074/jbc.C100745200
29. Stone, K. L.; Behan, R. K.; Green, M. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 16563-16565 10.1073/pnas.0507069102
30. Newcomb, M.; Zhang, R.; Chandrasena, R. E. P.; Halgrimson, J. A.; Horner, J. H.; Makris, T. M.; Sligar, S. G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4580-4581 10.1021/ja060048y
31. Bell, S. R.; Groves, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9640-9641 10.1021/ja903394s
32. Rittle, J.; Green, M. T. Science (Washington, DC, U. S.) 2010, 330, 933-937 10.1126/science.1193478
33. Wang, X.; Peter, S.; Kinne, M.; Hofrichter, M.; Groves, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 12897-12900 10.1021/ja3049223
34. Davydov, R.; Dawson, J. H.; Perera, R.; Hoffman, B. M. Biochemistry 2013, 52, 667-671 10.1021/bi301527c
35. Green, M. T. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 9218-9219 10.1021/ja010105h
36. Vidossich, P.; Alfonso-Prieto, M.; Carpena, X.; Loewen, P. C.; Fita, I.; Rovira, C. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13436-13446 10.1021/ja072245i
37. Wang, R.; De Visser, S. P. J. Inorg. Biochem. 2007, 101, 1464-1472 10.1016/j.jinorgbio.2007.06.022
38. Sengupta, K.; Chatterjee, S.; Samanta, S.; Dey, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 8431-8436 10.1073/pnas.1300808110
39. Samanta, S.; Mittra, K.; Sengupta, K.; Chatterjee, S.; Dey, A. Inorg. Chem. 2013, 52, 1443-1453 10.1021/ic3021782
40. Burke, J. M.; Kincaid, J. R.; Peters, S.; Gagne, R. R.; Collman, J. P.; Spiro, T. G. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 6083-6088 10.1021/ja00487a018
41. Sharma, K. D.; Andersson, L. A.; Loehr, T. M.; Terner, J.; Goff, H. M. J. Biol. Chem. 1989, 264, 12772-12779
42. Das, P. K.; Dey, A. Inorg. Chem. 2014, 53, 7361-7370 10.1021/ic500716d
43. Das, P. K.; Mittra, K.; Dey, A. Chem. Commun. (Cambridge, U. K.) 2014, 50, 5218-5220 10.1039/C3CC47528J
44. Samanta, S.; Sengupta, K.; Mittra, K.; Bandyopadhyay, S.; Dey, A. Chem. Commun. (Cambridge, U. K.) 2012, 48, 7631-7633 10.1039/c2cc32832a
45. Mittra, K.; Sengupta, K.; Singha, A.; Bandyopadhyay, S.; Chatterjee, S.; Rana, A.; Samanta, S.; Dey, A. J. Inorg. Biochem. 2016, 155, 82-91 10.1016/j.jinorgbio.2015.11.013
46. Kohler, H.; Jenzer, H. Free Radical Biol. Med. 1989, 6, 323-339 10.1016/0891-5849(89)90059-2
47. Reed, R. A.; Rodgers, K. R.; Kushmeider, K.; Spiro, T. G.; Su, Y. O. Inorg. Chem. 1990, 29, 2881-2883 10.1021/ic00341a003
48. Ogura, T.; Takahashi, S.; Hirota, S.; Shinzawa-Itoh, K.; Yoshikawa, S.; Appelman, E. H.; Kitagawa, T. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 8527-8536 10.1021/ja00072a002
49. Chatterjee, S.; Sengupta, K.; Hematian, S.; Karlin, K. D.; Dey, A. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 12897-12905 10.1021/jacs.5b06513
50. Chuang, W. J.; Heldt, J.; Van Wart, H. E. J. Biol. Chem. 1989, 264, 14209-14215
51. Kincaid, J. R.; Zheng, Y.; Al-Mustafa, J.; Czarnecki, K. J. Biol. Chem. 1996, 271, 28805-28811 10.1074/jbc.271.46.28805
52. Mukai, M.; Nagano, S.; Tanaka, M.; Ishimori, K.; Morishima, I.; Ogura, T.; Watanabe, Y.; Kitagawa, T. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 1758-1766 10.1021/ja962551o
53. Dey, A.; Hocking, R. K.; Larsen, P.; Borovik, A. S.; Hodgson, K. O.; Hedman, B.; Solomon, E. I. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9825-9833 10.1021/ja061618x
54. Denisov, I. G.; Makris, T. M.; Sligar, S. G.; Schlichting, I. Chem. Rev. (Washington, DC, U. S.) 2005, 105, 2253-2277 10.1021/cr0307143
55. Shaik, S.; Kumar, D.; de Visser, S. P.; Altun, A.; Thiel, W. Chem. Rev. (Washington, DC, U. S.) 2005, 105, 2279-2328 10.1021/cr030722j
56. Collman, J. P.; Gagne, R. R.; Reed, C.; Halbert, T. R.; Lang, G.; Robinson, W. T. J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 1427-1439 10.1021/ja00839a026
57. Sengupta, K.; Chatterjee, S.; Samanta, S.; Bandyopadhyay, S.; Dey, A. Inorg. Chem. 2013, 52, 2000-2014 10.1021/ic302369v
58. Chatterjee, S.; Sengupta, K.; Samanta, S.; Das, P. K.; Dey, A. Inorg. Chem. 2015, 54, 2383-2392 10.1021/ic5029959