Kurzaufsatz
Essenziell und weitverbreitet: Lanthanoid-Metalloproteine
Prof. Dr. Lena J. Daumann,
Corresponding Author
Prof. Dr. Lena J. Daumann
Department Chemie, Ludwig-Maximilians-Universität München, Butenandtstraße 5–13, 81377 München, Deutschland
Search for more papers by this authorProf. Dr. Lena J. Daumann,
Corresponding Author
Prof. Dr. Lena J. Daumann
Department Chemie, Ludwig-Maximilians-Universität München, Butenandtstraße 5–13, 81377 München, Deutschland
Search for more papers by this authorAbstract
Die Biochemie der Lanthanoide – eine Überraschung an jeder Ecke: Lanthanoide sind biologisch essenzielle Elemente. Diese Aussage galt bis vor kurzem noch als undenkbar. Dieser Kurzaufsatz zeigt die Entwicklungen in dem aufstrebenden Feld der Seltenerd-Biochemie aus der Sichtweise einer Koordinationschemikerin und diskutiert, warum die Natur eben diese Elemente für ihre katalytische Rolle in Alkohol-Dehydrogenasen, wie sie in methanotrophen und methylotrophen Bakterien zu finden sind, ausgewählt hat.
Conflict of interest
Die Autorin erklärt, dass keine Interessenkonflikte vorliegen.
References
- 1T. Cheisson, E. J. Schelter, Science 2019, 363, 489–493.
- 2
- 2aE. G. Moore, A. P. S. Samuel, K. N. Raymond, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 542–552;
- 2bC. H. Evans, Biochemistry of the Lanthanides, Springer Science & Business Media, New York, 1990;
10.1007/978-1-4684-8748-0 Google Scholar
- 2cK. Djinovic-Carugo, O. Carugo, J. Inorg. Biochem. 2015, 143, 69–76;
- 2dN. Sule, R. K. Singh, P. Zhao, D. K. Srivastava, J. Inorg. Biochem. 2012, 106, 84–89;
- 2eK. N. Allen, B. Imperiali, Curr. Opin. Chem. Biol. 2010, 14, 247–254.
- 3G. A. Molander, Chem. Rev. 1992, 92, 29–68.
- 4S. Lim, S. J. Franklin, Cell. Mol. Life Sci. 2004, 61, 2184–2188.
- 5R. J. P. Williams, J. J. R. Fraústo da Silva, in The Chemistry of Evolution (Hrsg.: ), Elsevier Science Ltd, Amsterdam, 2006, S. vii–ix.
- 6J. Emsley, Nature's building blocks: an AZ guide to the elements, Oxford University Press, Oxford, 2011.
- 7C. Anthony, L. J. Zatman, Biochem. J. 1964, 92, 614–621.
- 8Y. Hibi, K. Asai, H. Arafuka, M. Hamajima, T. Iwama, K. Kawai, J. Biosci. Bioeng. 2011, 111, 547–549.
- 9J. Huang, Z. Yu, L. Chistoserdova, Front. Microbiol. 2018, 9, 1366.
- 10N. A. Fitriyanto, M. Fushimi, M. Matsunaga, A. Pertiwiningrum, T. Iwama, K. Kawai, J. Biosci. Bioeng. 2011, 111, 613–617.
- 11T. Nakagawa, R. Mitsui, A. Tani, K. Sasa, S. Tashiro, T. Iwama, T. Hayakawa, K. Kawai, PLoS One 2012, 7, e 50480.
- 12A. Pol, T. R. M. Barends, A. Dietl, A. F. Khadem, J. Eygensteyn, M. S. M. Jetten, H. J. M. Op den Camp, Environ. Microbiol. 2014, 16, 255–264.
- 13A. Pol, K. Heijmans, H. R. Harhangi, D. Tedesco, M. S. M. Jetten, H. J. M. Op den Camp, Nature 2007, 450, 874.
- 14
- 14aJ. D. Semrau, A. A. DiSpirito, W. Gu, S. Yoon, Appl. Environ. Microbiol. 2018, e 02289-17;
- 14bN. Picone, H. J. M. Op den Camp, Curr. Opin. Chem. Biol. 2019, 49, 39–44;
- 14cE. Skovran, N. C. Martinez-Gomez, Science 2015, 348, 862–863;
- 14dM. Taubert, C. Grob, A. M. Howat, O. J. Burns, J. L. Dixon, Y. Chen, J. C. Murrell, Environ. Microbiol. 2015, 17, 3937–3948;
- 14eJ. Keltjens, A. Pol, J. Reimann, H. M. Op den Camp, Appl. Microbiol. Biotechnol. 2014, 98, 6163–6183;
- 14fA. M. Ochsner, L. Hemmerle, T. Vonderach, R. Nüssli, M. Bortfeld-Miller, B. Hattendorf, J. A. Vorholt, Mol. Microbiol. 2019, 111, 1152–1166.
- 15C. H. Evans, Biochemistry of the Lanthanides, Bd. 8, Springer Science & Business Media, New York, 2013.
- 16H. N. Vu, G. A. Subuyuj, S. Vijayakumar, N. M. Good, N. C. Martinez-Gomez, E. Skovran, J. Bacteriol. 2016, 198, 1250–1259.
- 17W. Versantvoort, A. Pol, L. J. Daumann, J. A. Larrabee, A. H. Strayer, M. S. M. Jetten, L. van Niftrik, J. Reimann, H. J. M. Op den Camp, Biochim. Biophys. Acta Proteins Proteomics 2019, 1867, 595–603.
- 18
- 18aY. Zheng, J. Huang, F. Zhao, L. Chistoserdova, mBio 2018, 9, e 02430-17;
- 18bP. Kalimuthu, L. J. Daumann, A. Pol, H. J. M. Op den Camp, P. V. Bernhardt, Chem. Eur. J. 2019, 25, 8760–8768.
- 19J. A. Cotruvo, E. R. Featherston, J. A. Mattocks, J. V. Ho, T. N. Laremore, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 15056–15061.
- 20E. C. Cook, E. R. Featherston, S. A. Showalter, J. A. Cotruvo, Biochemistry 2019, 58, 120–125.
- 21M. Nitz, M. Sherawat, K. J. Franz, E. Peisach, K. N. Allen, B. Imperiali, Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 3682–3685; Angew. Chem. 2004, 116, 3768–3771.
- 22
- 22aB. Jahn, A. Pol, H. Lumpe, T. Barends, A. Dietl, C. Hogendoorn, H. Op den Camp, L. Daumann, ChemBioChem 2018, 19, 1147–1153;
- 22bH. Lumpe, A. Pol, H. J. M. Op den Camp, L. J. Daumann, Dalton Trans. 2018, 47, 10463–10472.
- 23A. M. Shiller, E. W. Chan, D. J. Joung, M. C. Redmond, J. D. Kessler, Sci. Rep. 2017, 7, 1–9.
- 24M. Wehrmann, P. Billard, A. Martin-Meriadec, A. Zegeye, J. Klebensberger, mBio 2017, 8, e 00570-17.
- 25S. Masuda, Y. Suzuki, Y. Fujitani, R. Mitsui, T. Nakagawa, M. Shintani, A. Tani, mSphere 2018, 3, e 00462-17.
- 26C. Hogendoorn, P. Roszczenko-Jasińska, N. C. Martinez-Gomez, J. de Graaff, P. Grassl, A. Pol, H. J. M. Op den Camp, L. J. Daumann, Appl. Environ. Microbiol. 2018, 84, e 02887-17.
- 27S. A. Cotton, P. R. Raithby, Coord. Chem. Rev. 2017, 340, 220–231.
- 28N. C. Martinez-Gomez, H. N. Vu, E. Skovran, Inorg. Chem. 2016, 55, 10083–10089.
- 29
- 29aS. Yoon, A. A. DiSpirito, S. M. Kraemer, J. D. Semrau, in Methods Enzymol., Bd. 495 (Hrsg.: ), Academic Press, San Diego, 2011, S. 247–258;
- 29bK. N. Raymond, B. E. Allred, A. K. Sia, Acc. Chem. Res. 2015, 48, 2496–2505;
- 29cG. E. Kenney, A. C. Rosenzweig, ACS Chem. Biol. 2012, 7, 260–268.
- 30N. M. Good, H. N. Vu, C. J. Suriano, G. A. Subuyuj, E. Skovran, N. C. Martinez-Gomez, J. Bacteriol. 2016, 198, 3109–3118.
- 31Y. W. Deng, S. Y. Ro, A. C. Rosenzweig, J. Biol. Inorg. Chem. 2018, 23, 1037–1047.
- 32P. A. Williams, L. Coates, F. Mohammed, R. Gill, P. T. Erskine, A. Coker, S. P. Wood, C. Anthony, J. B. Cooper, Acta Crystallogr. Sect. D 2005, 61, 75–79.
- 33R. D. Shannon, C. T. Prewitt, Acta Crystallogr. Sect. B 1969, 25, 925–946.
- 34N. M. Good, R. S. Moore, C. J. Suriano, N. C. Martinez-Gomez, Sci. Rep. 2019, 9, 4248.
- 35J. Huang, Z. Yu, J. Groom, J.-F. Cheng, A. Tarver, Y. Yoshikuni, L. Chistoserdova, ISME J. 2019, 13, 2005–2017.
- 36J. A. Bogart, A. J. Lewis, E. J. Schelter, Chem. Eur. J. 2015, 21, 1743–1748.
- 37
- 37aT. Marino, M. Prejanò, N. Russo, in Transition Metals in Coordination Environments: Computational Chemistry and Catalysis Viewpoints (Hrsg.: ), Springer International Publishing, Cham, 2019, S. 487–501;
- 37bM. Prejanò, T. Marino, N. Russo, Chem. Eur. J. 2017, 23, 8652–8657.
- 38Y.-J. Zheng, Z.-x. Xia, Z.-w. Chen, F. S. Mathews, T. C. Bruice, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2001, 98, 432–434.
- 39
- 39aS. Itoh, H. Kawakami, S. Fukuzumi, J. Mol. Catal. B 2000, 8, 85–94;
- 39bS. Itoh, H. Kawakami, S. Fukuzumi, Biochemistry 1998, 37, 6562–6571;
- 39cS. Itoh, H. Kawakami, S. Fukuzumi, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 439–440.
- 40M. Leopoldini, N. Russo, M. Toscano, Chem. Eur. J. 2007, 13, 2109–2117.
- 41C. Anthony, in Enzyme-Catalyzed Electron and Radical Transfer: Subcellular Biochemistry (Hrsg.: ), Springer US, Boston, 2000, S. 73–117.
- 42
- 42aH. Mitome, T. Ishizuka, Y. Shiota, K. Yoshizawa, T. Kojima, Inorg. Chem. 2013, 52, 2274–2276;
- 42bH. Mitome, T. Ishizuka, Y. Shiota, K. Yoshizawa, T. Kojima, Dalton Trans. 2015, 44, 3151–3158.
- 43N. Nakamura, T. Kohzuma, H. Kuma, S. Suzuki, Inorg. Chem. 1994, 33, 1594–1599.
- 44
- 44aZ. F. Chen, Y. F. Shi, Y. C. Liu, X. Hong, B. Geng, Y. Peng, H. Liang, Inorg. Chem. 2012, 51, 1998–2009;
- 44bY.-C. Liu, Z.-F. Chen, L.-M. Liu, Y. Peng, X. Hong, B. Yang, H.-G. Liu, H. Liang, C. Orvig, Dalton Trans. 2009, 10813–10823.
- 45H. Lumpe, L. J. Daumann, Inorg. Chem. 2019, 58, 8432–8441.
- 46A. McSkimming, T. Cheisson, P. J. Carroll, E. J. Schelter, J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 1223–1226.
- 47T. W. Lane, F. M. M. Morel, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2000, 97, 4627–4631.
- 48J. A. Mattocks, J. V. Ho, J. A. Cotruvo, J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 2857–2861.
- 49K. Redling, Dissertation, Ludwig-Maximilians-Universität München, Rare Earth Elements in Ariculture with Emphasis on Animal Husbandry, 2006.
- 50G. De Simone, F. Polticelli, S. Aime, P. Ascenzi, IUBMB Life 2019, 71, 398–399.
Citing Literature
This is the
German version
of Angewandte Chemie.
Note for articles published since 1962:
Do not cite this version alone.
Take me to the International Edition version with citable page numbers, DOI, and citation export.
We apologize for the inconvenience.
