Abstract
The nickel metallome describes the distribution and speciation of nickel within the cells of organisms that utilize this element. This distribution is a consequence of nickel homeostasis, which includes import, storage, and export of nickel, incorporation into metalloenzymes, and the modulation of these and associated cellular systems through nickel-regulated transcription. In this chapter, we review the current knowledge of the most common nickel proteins in prokaryotic organisms with a focus on their coordination environments. Several underlying themes emerge upon review of these nickel systems, which illustrate the common principles applied by nature to shape the nickel metallome of the cell.
Please cite as: Met. Ions Life Sci. 12 (2013) 375–416
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Abbreviations
- ABC:
-
ATP-binding cassette
- ADP:
-
adenosine 5’-diphosphate
- ARD:
-
acireductone dioxygenase
- ATP:
-
adenosine 5’-triphosphate
- BTC:
-
butane-1,2,4-tricarboxylate
- CDF:
-
cation diffusion facilitator
- CODH:
-
carbon monoxide dehydrogenase
- DBD:
-
DNA-binding domain
- DFT:
-
density functional theory
- Fur:
-
ferric uptake regulator
- Glx:
-
glyoxalase
- GTP:
-
guanosine 5’-triphosphate
- ITC:
-
isothermal titration calorimetry
- LS:
-
large subunit
- MBD:
-
metal-binding domain
- MFS:
-
major facilitator protein superfamily
- NiCoT:
-
nickel/cobalt transporter
- NikR:
-
nickel-responsive transcription factor
- PBP:
-
periplasmic-binding protein
- PDB:
-
Protein Data Bank
- Pi :
-
inorganic phosphate
- PPIase:
-
peptidyl-prolyl isomerase
- RND:
-
resistance-nodulation-cell division
- SOD:
-
superoxide dismutase
- SS:
-
small subunit
- TBDT:
-
TonB-dependent transporter
- XAS:
-
X-ray absorption spectroscopy
- TMD:
-
transmembrane-domain
References
J. Szpunar, Anal. Bioanal. Chem. 2004, 378, 54–56.
J. Szpunar, The Analyst 2005, 130, 442–465.
R. J. Maier, S. L. Benoit, S. Seshadri, Biometals 2007, 20, 655–664.
S. W. Ragsdale, J. Biol. Chem. 2009, 284, 18571–18575.
R. Hausinger, D. Zamble, in Molecular Microbiology of Heavy Metals, Eds D. Nies, S. Silver, Springer, Berlin, Heidelberg, 2007, Vol. 6, pp. 287–320.
H. Kaluarachchi, K. C. C. Chung, D. B. Zamble, Nat. Prod. Rep. 2010, 27, 681–694.
Y. Li, D. B. Zamble, Chem. Rev. 2009, 109, 4617–4643.
H. Küpper, P. M. H. Kroneck, in Nickel and Its Surprising Impact in Nature, Vol. 2 of Metal Ions in Life Sciences, Eds A. Sigel, H. Sigel, R. K. O. Sigel, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, UK, 2007, pp. 31–62.
J. Fontecilla-Camps, Struct. Bonding 1998, 91, 1–30.
F. A. Cotton, G. Wilkinson, Advanced Inorganic Chemistry, John Wiley & Sons, New York, NY, 1988.
L. RulÃsek, J. Vondrásek, J. Inorg. Biochem. 1998, 71, 115–127.
J. J. R. Frausto da Silva, R. J. P. Williams, The Biological Chemistry of the Elements, Oxford University Press, Oxford, 2001.
H. Irving, R. J. P. Williams, Nature 1948, 162, 746–747.
K. O. Konhauser, E. Pecoits, S. V. Lalonde, D. Papineau, E. G. Nisbet, M. E. Barley, N. T. Arndt, K. Zahnle, B. S. Kamber, Nature 2009, 458, 750–753.
M. A. Saito, Nature 2009, 458, 714–715.
L. Macomber, R. P. Hausinger, Metallomics 2011, 3, 1153–1162.
L. Macomber, S. P. Elsey, R. P. Hausinger, Mol. Microbiol. 2011, 82, 1291–1300.
H. Chen, N. C. Giri, R. Zhang, K. Yamane, Y. Zhang, M. Maroney, M. Costa, J. Biol. Chem. 2010, 285, 7374–7383.
L. Li, A. F. Tutone, R. S. M. Drummond, R. C. Gardner, S. Luan, The Plant Cell 2001, 13, 2761–2775.
V. N. Tripathi, S. Srivastav, J. Biosci. 2006, 31, 61–66.
D. Niegowski, S. Eshaghi, Cell. Mol. Life Sci. 2007, 64, 2564–2574.
M. B. C. Moncrief, M. E. Maguire, J. Biol. Inorg. Chem. 1999, 4, 523–527.
R. L. Smith, M. E. Maguire, Mol. Microbiol. 1998, 28, 217–226.
T. M. Nieminen, L. Ukonmaanaho, N. Rausch, W. Shotyk, in Nickel and Its Surprising Impact in Nature, Vol. 2 of Metal Ions in Life Sciences, Eds A. Sigel, H. Sigel, R. K. O. Sigel, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, UK, 2007, pp. 1–30.
F. W. Sunderman, Scand. J. Work Environ. Health 1993, 19 (Suppl. 1), 34–38.
D. A. Rodionov, P. Hebbeln, M. S. Gelfand, T. Eitinger, J. Bacteriol. 2006, 188, 317–327.
Y. Zhang, V. N. Gladyshev, Chem. Rev. 2009, 109, 4828–4861.
C. Navarro, L. F. Wu, M. A. Mandrand-Berthelot, Mol. Microbiol. 1993, 9, 1181–1191.
L. F. Wu, M. A. Mandrand-Berthelot, Biochimie 1986, 68, 167–179.
L. F. Wu, M. A. Mandrand-Berthelot, R. Waugh, C. J. Edmonds, S. E. Holt, D. H. Boxer, Mol. Microbiol. 1989, 3, 1709–1718.
L. F. Wu, C. Navarro, M. A. Mandrand-Berthelot, Gene 1991, 107, 37–42.
J. L. Rowe, G. L. Starnes, P. T. Chivers, J. Bacteriol. 2005, 187, 6317–6323.
K. De Pina, C. Navarro, L. McWalter, D. H. Boxer, N. C. Price, S. M. Kelly, M. A. Mandrand-Berthelot, L. F. Wu, Eur. J. Biochem. 1995, 227, 857–865.
J. Heddle, D. J. Scott, S. Unzai, S. Y. Park, J. R. H. Tame, J. Biol. Chem. 2003, 278, 50322–50329.
M. V. Cherrier, C. Cavazza, C. Bochot, D. Lemaire, J. C. Fontecilla-Camps, Biochemistry 2008, 47, 9937–9943.
M. V. Cherrier, L. Martin, C. Cavazza, L. Jacquamet, D. Lemaire, J. Gaillard, J. C. Fontecilla-Camps, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 10075–10082.
C. Cavazza, L. Martin, E. Laffly, H. Lebrette, M. V. Cherrier, L. Zeppieri, P. Richaud, M. Carrière, J. C. Fontecilla-Camps, FEBS Lett. 2011, 585, 711–715.
R. C. Hider, X. Kong, Nat. Prod. Rep. 2010, 27, 637–657.
R. Tam, J. M. H. Saier, Microbiol. Rev. 1993, 57, 320–346.
Y. Zhang, D. A. Rodionov, M. S. Gelfand, V. N. Gladyshev, BMC Genomics 2009, 10, 78–104.
J. F. Fulkerson, R. M. Garner, H. L. T. Mobley, J. Biol. Chem. 1998, 273, 235–241.
T. Eitinger, J. Suhr, L. Moore, J. A. C. Smith, Biometals 2005, 18, 399–405.
G. Eberz, T. Eitinger, B. Friedrich, J. Bacteriol. 1989, 171, 1340–1345.
T. Eitinger, B. Friedrich, J. Biol. Chem. 1991, 266, 3222–3227.
P. Hebbeln, T. Eitinger, FEMS Microbiol. Lett. 2004, 230, 129–135.
O. Degen, M. Kobayashi, S. Shimizu, T. Eitinger, Arch. Microbiol. 1999, 171, 139–145.
T. Eitinger, L. Wolfram, O. Degen, C. Anthon, J. Biol. Chem. 1997, 272, 17139–17144.
H. L. T. Mobley, R. M. Garner, P. Bauerfeind, Mol. Microbiol. 1995, 16, 97–109.
M. Maeda, M. Hidaka, A. Nakamura, H. Masaki, T. Uozumi, J. Bacteriol. 1994, 176, 432–442.
F. Sebbane, M. A. Mandrand-Berthelot, M. Simonet, J. Bacteriol. 2002, 184, 5706–5713.
B. Brito, R. I. Prieto, E. Cabrera, M. A. Mandrand-Berthelot, J. Imperial, T. Ruiz-Argueso, J. M. Palacios, J. Bacteriol. 2010, 192, 925–935.
O. Degen, T. Eitinger, J. Bacteriol. 2002, 184, 3569–3577.
Z. Ma, F. E. Jacobsen, D. P. Giedroc, Chem. Rev. 2009, 109, 4644–4681.
N. Noinaj, M. Guillier, Barnard, Travis J., S. K. Buchanan, Annu. Rev. Microbiol. 2010, 64, 43–60.
M. C. Wiener, Curr. Opin. Struct. Biol. 2005, 15, 394–400.
J. Stoof, E. J. Kuipers, G. Klaver, A. H. M. van Vliet, Infect. Immun. 2010, 78, 4261–4267.
J. Stoof, E. Kuipers, A. van Vliet, Biometals 2010, 23, 145–159.
G. S. Davis, E. L. Flannery, H. L. T. Mobley, Infect. Immun. 2006, 74, 6811–6820.
F. D. Ernst, J. Stoof, W. M. Horrevoets, E. J. Kuipers, J. G. Kusters, A. H. M. van Vliet, Infect. Immun. 2006, 74, 6821–6828.
K. Schauer, B. Gouget, M. Carrière, A. Labigne, H. De Reuse, Mol. Microbiol. 2007, 63, 1054–1068.
D. H. Nies, FEMS Microbiol. Rev. 2003, 27, 313–339.
J. S. Cavet, W. Meng, M. A. Pennella, R. J. Appelhoff, D. P. Giedroc, N. J. Robinson, J. Biol. Chem. 2002, 277, 38441–38448.
A. Rodrigue, G. Effantin, M. A. Mandrand-Berthelot, J. Bacteriol. 2005, 187, 2912–2916.
D. Koch, D. Nies, G. Grass, Biometals 2007, 20, 759–771.
C. Bleriot, G. Effantin, F. Lagarde, M. A. Mandrand-Berthelot, A. Rodrigue, J. Bacteriol. 2011, 193, 3785–3793.
G. Grass, B. Fan, B. P. Rosen, K. Lemke, H. G. Schlegel, C. Rensing, J. Bacteriol. 2001, 183, 2803–2807.
M. Garcia-Dominguez, L. Lopez-Maury, F. J. Florencio, J. C. Reyes, J. Bacteriol. 2000, 182, 1507–1514.
J. E. Park, H. G. Schlegel, H. G. Rhie, H. S. Lee, Int. Microbiol. 2004, 7, 27–34.
J. S. Park, S. J. Lee, H. G. Rhie, H. S. Lee, J. Microbiol. Biotechnol. 2008, 18, 1040–1043.
T. Zhu, J. Tian, S. Zhang, N. Wu, Y. Fan, PLoS One 2011, 6, e17367.
F. N. Stahler, S. Odenbreit, R. Haas, J. Wilrich, A. H. M. V. Vliet, J. G. Kusters, M. Kist, S. Bereswill, Infect. Immun. 2006, 74, 3845–3852.
T. Schmidt, H. G. Schlegel, J. Bacteriol. 1994, 176, 7045–7054.
Q. Dong, M. Mergeay, Mol. Microbiol. 1994, 14, 185–187.
H. Liesegang, K. Lemke, R. A. Siddiqui, H. G. Schlegel, J. Bacteriol. 1993, 175, 767–778.
C. Chaintreuil, F. Rigault, L. Moulin, T. Jaffre, J. Fardoux, E. Giraud, B. Dreyfus, X. Bailly, Appl. Environ. Microbiol. 2007, 73, 8018–8022.
R. J. Maier, Biochem. Soc. Trans. 2005, 33, 83–85.
J. W. Olson, R. J. Maier, Science 2002, 298, 1788–1790.
P. M. Vignais, B. Billoud, J. Meyer, FEMS Microbiol. Rev. 2001, 25, 455–501.
P. M. Vignais, B. Billoud, Chem. Rev. 2007, 107, 4206–4272.
A. Volbeda, M. H. Charon, C. Piras, E. C. Hatchikian, M. Frey, J. C. Fontecilla-Camps, Nature 1995, 373, 580–587.
A. Böck, P. W. King, M. Blokesch, M. C. Posewitz, in Adv. Microb. Physiol., Ed K. P. Robert, Academic Press, 2006, 51, pp. 1–72.
S. Shima, O. Pilak, S. Vogt, M. Schick, M. S. Stagni, W. Meyer-Klaucke, E. Warkentin, R. K. Thauer, U. Ermler, Science 2008, 321, 572–575.
A. Volbeda, J. C. Fontecilla-Camps, Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 1609–1619.
A. Jacobi, R. Rossmann, A. Böck, Arch. Microbiol. 1992, 158, 444–451.
M. R. Leach, D. B. Zamble, Curr. Opin. Chem. Biol. 2007, 11, 159–165.
J. C. Fontecilla-Camps, A. Volbeda, C. Cavazza, Y. Nicolet, Chem. Rev. 2007, 107, 4273–4303.
L. Forzi, R. Sawers, Biometals 2007, 20, 565–578.
M. Blokesch, A. Böck, J. Mol. Biol. 2002, 324, 287–296.
N. Drapal, A. Böck, Biochemistry 1998, 37, 2941–2948.
E. Theodoratou, R. Huber, A. Böck, Biochem. Soc. Trans. 2005, 33, 108–111.
K. C. Chan Chung, D. B. Zamble, J. Biol. Chem. 2011, 286, 43081–43090.
K. C. Chan Chung, D. B. Zamble, FEBS Lett. 2011, 585, 291–294.
A. Atanassova, D. B. Zamble, J. Bacteriol. 2005, 187, 4689–4697.
N. Mehta, J. W. Olson, R. J. Maier, J. Bacteriol. 2003, 185, 726–734.
S. Watanabe, T. Arai, R. Matsumi, H. Atomi, T. Imanaka, K. Miki, J. Mol. Biol. 2009, 394, 448–459.
W. Xia, H. Li, K. H. Sze, H. Sun, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10031–10040.
M. Hube, M. Blokesch, A. Böck, J. Bacteriol. 2002, 184, 3879–3885.
M. Blokesch, M. Rohrmoser, S. Rode, A. Böck, J. Bacteriol. 2004, 186, 2603–2611.
D. C. Kennedy, R. W. Herbst, J. S. Iwig, P. T. Chivers, M. J. Maroney, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 16–17.
R. W. Herbst, I. Perovic, V. Martin-Diaconescu, K. O’Brien, P. T. Chivers, S. S. Pochapsky, T. C. Pochapsky, M. J. Maroney, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10338–10351.
C. Fu, R. J. Maier, Biochim. Biophys. Acta 1994, 1184, 135–138.
W. Maret, Y. Li, Chem. Rev. 2009, 109, 4682–4707.
T. Maier, A. Jacobi, M. Sauter, A. Böck, J. Bacteriol. 1993, 175, 630–635.
T. Maier, F. Lottspeich, A. Böck, Eur. J. Biochem. 1995, 230, 133–138.
J. W. Olson, N. S. Mehta, R. J. Maier, Mol. Microbiol. 2001, 39, 176–182.
L. Rey, J. Imperial, J. M. Palacios, T. Ruiz-Argueso, J. Bacteriol. 1994, 176, 6066–6073.
R. Waugh, D. H. Boxer, Biochimie 1986, 68, 157–166.
R. Gasper, A. Scrima, A. Wittinghofer, J. Biol. Chem. 2006, 281, 27492–27502.
A. V. Dias, C. M. Mulvihill, M. R. Leach, I. J. Pickering, G. N. George, D. B. Zamble, Biochemistry 2008, 47, 11981–11991.
M. R. Leach, S. Sandal, H. Sun, D. B. Zamble, Biochemistry 2005, 44, 12229–12238.
A. M. Sydor, J. Liu, D. B. Zamble, J. Bacteriol. 2011, 193, 1359–1368.
F. Cai, T. Ngu, H. Kaluarachchi, D. Zamble, J. Biol. Inorg. Chem. 2011, 16, 857–868.
C. Fu, J. W. Olson, R. J. Maier, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1995, 92, 2333–2337.
J. W. Olson, R. J. Maier, J. Bacteriol. 2000, 182, 1702–1705.
J. W. Olson, C. Fu, R. J. Maier, Mol. Microbiol. 1997, 24, 119–128.
K. C. Chan Chung, L. Cao, A. V. Dias, I. J. Pickering, G. N. George, D. B. Zamble, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14056–14057.
J. W. Zhang, G. Butland, J. F. Greenblatt, A. Emili, D. B. Zamble, J. Biol. Chem. 2005, 280, 4360–4366.
K. Stingl, K. Schauer, C. Ecobichon, A. Labigne, P. Lenormand, J. C. Rousselle, A. Namane, H. de Reuse, Mol. Cell. Proteomics 2008, 7, 2429–2441.
T. Cheng, H. Li, W. Xia, H. Sun, J. Biol. Inorg. Chem. 2011, 17, 331–343.
C. Löw, P. Neumann, H. Tidow, U. Weininger, C. Haupt, B. Friedrich-Epler, C. Scholz, M. T. Stubbs, J. Balbach, J. Mol. Biol. 2010, 398, 375–390.
L. Martino, Y. He, K. L. D. Hands-Taylor, E. R. Valentine, G. Kelly, C. Giancola, M. R. Conte, FEBS J. 2009, 276, 4529–4544.
C. Wülfing, J. Lombardero, A. Plückthun, J. Biol. Chem. 1994, 269, 2895–2901.
W. D. Roof, S. M. Horne, K. D. Young, R. Young, J. Biol. Chem. 1994, 269, 2902–2910.
S. Hottenrott, T. Schumann, A. Plückthun, G. Fischer, J. U. Rahfeld, J. Biol. Chem. 1997, 272, 15697–15701.
M. R. Leach, J. W. Zhang, D. B. Zamble, J. Biol. Chem. 2007, 282, 16177–16186.
J. W. Zhang, M. R. Leach, D. B. Zamble, J. Bacteriol. 2007, 189, 7942–7944.
H. Kaluarachchi, J. W. Zhang, D. B. Zamble, Biochemistry 2011, 50, 10761–10763.
H. Kaluarachchi, J. F. Siebel, S. Kaluarachchi-Duffy, S. Krecisz, D. E. K. Sutherland, M. J. Stillman, D. B. Zamble, Biochemistry 2011, 50, 10666–10677.
H. Kaluarachchi, D. E. K. Sutherland, A. Young, I. J. Pickering, M. J. Stillman, D. B. Zamble, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18489–18500.
B. Zambelli, F. Musiani, S. Benini, S. Ciurli, Acc. Chem. Res. 2011, 44, 520–530.
K. A. Eaton, C. L. Brooks, D. R. Morgan, S. Krakowka, Infect. Immun. 1991, 59, 2470–2475.
E. L. Carter, N. Flugga, J. L. Boer, S. B. Mulrooney, R. P. Hausinger, Metallomics 2009, 1, 207–221.
E. Jabri, M. Carr, R. Hausinger, P. Karplus, Science 1995, 268, 998–1004.
E. Jabri, P. A. Karplus, Biochemistry 1996, 35, 10616–10626.
E. L. Carter, D. E. Tronrud, S. R. Taber, P. A. Karplus, R. P. Hausinger, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2011, 108, 13095–13099.
S. Suerbaum, J. M. Thiberge, I. Kansau, R. L. Ferrero, A. Labigne, Mol. Microbiol. 1994, 14, 959–974.
I. Kansau, F. Guillain, J. M. Thiberge, A. Labigne, Mol. Microbiol. 1996, 22, 1013–1023.
I. Park, R. Hausinger, Science 1995, 267, 1156–1158.
I. S. Park, R. P. Hausinger, J. Bacteriol. 1995, 177, 1947–1951.
A. Soriano, G. J. Colpas, R. P. Hausinger, Biochemistry 2000, 39, 12435–12440.
J. U. Park, J. Y. Song, Y. C. Kwon, M. J. Chung, J. S. Jun, J. W. Park, S. G. Park, H. R. Hwang, S. H. Choi, S. C. Baik, H. L. Kang, H. S. Youn, W. K. Lee, M. J. Cho, K. H. Rhee, Mol. Cells 2005, 20, 371–377.
A. Soriano, R. P. Hausinger, Proc. Natl. Acad. Sci. 1999, 96, 11140–11144.
M. B. Moncrief, R. P. Hausinger, J. Bacteriol. 1997, 179, 4081–4086.
I. Park, M. B. Carr, R. P. Hausinger, Proc. Natl. Acad. Sci. 1994, 91, 3233–3237.
I. S. Park, R. P. Hausinger, Biochemistry 1996, 35, 5345–5352.
Z. Chang, J. Kuchar, R. P. Hausinger, J. Biol. Chem. 2004, 279, 15305–15313.
B. Zambelli, M. Stola, F. Musiani, K. De Vriendt, B. Samyn, B. Devreese, J. Van Beeumen, P. Turano, A. Dikiy, D. A. Bryant, S. Ciurli, J. Biol. Chem. 2005, 280, 4684–4695.
B. Zambelli, P. Turano, F. Musiani, P. Neyroz, S. Ciurli, Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2009, 74, 222–239.
B. Zambelli, F. Musiani, M. Savini, P. Tucker, S. Ciurli, Biochemistry 2007, 46, 3171–3182.
M. Bellucci, B. Zambelli, F. Musiani, P. Turano, S. Ciurli, Biochem. J. 2009, 422, 91–100.
T. G. Brayman, R. P. Hausinger, J. Bacteriol. 1996, 178, 5410–5416.
S. L. Benoit, N. Mehta, M. V. Weinberg, C. Maier, R. J. Maier, Microbiology 2007, 153, 1474–1482.
S. L. Benoit, A. L. Zbell, R. J. Maier, Microbiology 2007, 153, 3748–3756.
H. Remaut, N. Safarov, S. Ciurli, J. Van Beeumen, J. Biol. Chem. 2001, 276, 49365–49370.
K. Banaszak, V. Martin-Diaconescu, B. Z. Matteo Bellucci, W. Rypniewski, M. J. Maroney, S. Ciurli, Biochem. J. 2012, 441, 1017–1026.
R. Shi, C. Munger, A. Asinas, S. L. Benoit, E. Miller, A. Matte, R. J. Maier, M. Cygler, Biochemistry 2010, 49, 7080–7088.
H. K. Song, S. B. Mulrooney, R. Huber, R. P. Hausinger, J. Biol. Chem. 2001, 276, 49359–49364.
S. Benoit, R. J. Maier, J. Bacteriol. 2003, 185, 4787–4795.
M. Stola, F. Musiani, S. Mangani, P. Turano, N. Safarov, B. Zambelli, S. Ciurli, Biochemistry 2006, 45, 6495–6509.
G. J. Colpas, T. G. Brayman, J. McCracken, M. A. Pressler, G. T. Babcock, L. J. Ming, C. M. Colangelo, R. A. Scott, R. P. Hausinger, J. Biol. Inorg. Chem. 1998, 3, 150–160.
M. H. Lee, H. S. Pankratz, S. Wang, R. A. Scott, M. G. Finnegan, M. K. Johnson, J. A. Ippolito, D. W. Christianson, R. P. Hausinger, Protein Sci. 1993, 2, 1042–1052.
N. E. Grossoehme, S. B. Mulrooney, R. P. Hausinger, D. E. Wilcox, Biochemistry 2007, 46, 10506–10516.
H. S. Won, Y. H. Lee, J. H. Kim, I. S. Shin, M. H. Lee, B. J. Lee, J. Biol. Chem. 2004, 279, 17466–17472.
N. Mehta, S. Benoit, R. J. Maier, Microb. Pathog. 2003, 35, 229–234.
E. L. Benanti, P. T. Chivers, J. Bacteriol. 2009, 191, 2405–2408.
S. W. Ragsdale, J. Inorg. Biochem. 2007, 101, 1657–1666.
C. L. Drennan, J. Heo, M. D. Sintchak, E. Schreiter, P. W. Ludden, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2001, 98, 11973–11978.
R. L. Kerby, P. W. Ludden, G. P. Roberts, J. Bacteriol. 1997, 179, 2259–2266.
R. K. Watt, P. W. Ludden, J. Biol. Chem. 1998, 273, 10019–10025.
W. B. Jeon, J. Cheng, P. W. Ludden, J. Biol. Chem. 2001, 276, 38602–38609.
J. H. Jeoung, T. Giese, M. Grünwald, H. Dobbek, Biochemistry 2009, 48, 11505–11513.
J. H. Jeoung, T. Giese, M. Grünwald, H. Dobbek, J. Mol. Biol. 2009, 396, 1165–1179.
P. A. Lindahl, Biochemistry 2002, 41, 2097–2105.
S. W. Ragsdale, E. Pierce, Biochim. Biophys. Acta 2008, 1784, 1873–1898.
T. I. Doukov, T. M. Iverson, J. Seravalli, S. W. Ragsdale, C. L. Drennan, Science 2002, 298, 567–572.
C. Darnault, A. Volbeda, E. J. Kim, P. Legrand, X. Vernede, P. A. Lindahl, J. C. Fontecilla-Camps, Nat. Struct. Mol. Biol. 2003, 10, 271–279.
H. K. Loke, P. A. Lindahl, J. Inorg. Biochem. 2003, 93, 33–40.
D. J. Evans, Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 1582–1595.
J. J. P. Perry, D. S. Shin, E. D. Getzoff, J. A. Tainer, Biochim. Biophys. Acta 2010, 1804, 245–262.
H. D. Youn, E. J. Kim, J. H. Roe, Y. C. Hah, S. O. Kang, Biochem. J. 1996, 318, 889–896.
H. D. Youn, H. Youn, J. W. Lee, Y. I. Yim, J. K. Lee, Y. C. Hah, S. O. Kang, Arch. Biochem. Biophys. 1996, 334, 341–348.
C. L. Dupont, K. Neupane, J. Shearer, B. Palenik, Environ. Microbiol. 2008, 10, 1831–1843.
V. Leclere, P. Boiron, R. Blondeau, Curr. Microbiol. 1999, 39, 365–368.
E. J. Kim, H. J. Chung, B. Suh, Y. C. Hah, J. H. Roe, Mol. Microbiol. 1998, 27, 187–195.
J. Wuerges, J. W. Lee, Y. I. Yim, H. S. Yim, S. O. Kang, K. D. Carugo, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101, 8569–8574.
D. P. Barondeau, C. J. Kassmann, C. K. Bruns, J. A. Tainer, E. D. Getzoff, Biochemistry 2004, 43, 8038–8047.
P. A. Bryngelson, S. E. Arobo, J. L. Pinkham, D. E. Cabelli, M. J. Maroney, J. Am. Chem. Soc. 2003, 126, 460–461.
J. Hanss, H.-J. Krüger, Angew. Chem. 1998, 37, 360–363.
R. W. Herbst, A. Guce, P. A. Bryngelson, K. A. Higgins, K. C. Ryan, D. E. Cabelli, S. C. Garman, M. J. Maroney, Biochemistry 2009, 48, 3354–3369.
O. Johnson, K. Ryan, M. Maroney, T. Brunold, J. Biol. Inorg. Chem. 2010, 15, 777–793.
K. Ryan, O. Johnson, D. Cabelli, T. Brunold, M. Maroney, J. Biol. Inorg. Chem. 2010, 15, 795–807.
T. Eitinger, J. Bacteriol. 2004, 186, 7821–7825.
I. K. Kim, Y. I. Yim, Y. M. Kim, J. W. Lee, H. S. Yim, S. O. Kang, FEMS Microbiol. Lett. 2003, 228, 21–26.
B. Jaun, R. K. Thauer, in Nickel and Its Surprising Impact in Nature, Vol. 2 of Metal Ions in Life Sciences, Eds A. Sigel, H. Sigel, R. K. O. Sigel, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, UK, 2007, pp. 323–356.
S. Scheller, M. Goenrich, R. Boecher, R. K. Thauer, B. Jaun, Nature 2010, 465, 606–608.
P. E. Cedervall, M. Dey, X. Li, R. Sarangi, B. Hedman, S. W. Ragsdale, C. M. Wilmot, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5626–5628.
H. C. Friedmann, A. Klein, R. K. Thauer, FEMS Microbiol. Lett. 1990, 87, 339–348.
S. Shima, M. Krueger, T. Weinert, U. Demmer, J. Kahnt, R. K. Thauer, U. Ermler, Nature 2011, 481, 98–101.
M. D. Liptak, K. M. V. Heuvelen, T. C. Brunold, in Metal-Carbon Bonds in Enzymes and Cofactors, Vol. 6 of Metal Ions in Life Sciences, Eds A. Sigel, H. Sigel, R. K. O. Sigel, Royal Society of Chemistry, Cambridge, 2009, pp. 417–460.
H. L. Schubert, E. Raux, M. A. A. Matthews, J. D. Phillips, K. S. Wilson, C. P. Hill, M. J. Warren, Biochem. Soc. Trans. 2002, 30, 595–600.
T. Selmer, J. Kahnt, M. Goubeaud, S. Shima, W. Grabarse, U. Ermler, R. K. Thauer, J. Biol. Chem. 2000, 275, 3755–3760.
U. Suttisansanee, J. F. Honek, Semin. Cell Dev. Biol. 2011, 22, 285–292.
S. B. Mulrooney, R. P. Hausinger, FEMS Microbiol. Rev. 2003, 27, 239–261.
S. L. Clugston, J. F. J. Barnard, R. Kinach, D. Miedema, R. Ruman, E. Daub, J. F. Honek, Biochemistry 1998, 37, 8754–8763.
G. Davidson, S. L. Clugston, J. F. Honek, M. J. Maroney, Inorg. Chem. 2000, 39, 2962–2963.
M. M. He, S. L. Clugston, J. F. Honek, B. W. Matthews, Biochemistry 2000, 39, 8719–8727.
U. Suttisansanee, K. Lau, S. Lagishetty, K. N. Rao, S. Swaminathan, J. M. Sauder, S. K. Burley, J. F. Honek, J. Biol. Chem. 2011, 286, 38367–38374.
S. L. Clugston, R. Yajima, J. F. Honek, Biochem. J. 2004, 377, 309–316.
T. C. Pochapsky, T. Ju, M. Dang, R. Beaulieu, G. M. Pagani, B. OuYang, in Nickel and Its Surprising Impact in Nature, Vol. 2 of Metal Ions in Life Sciences, Eds A. Sigel, H. Sigel, R. K. O. Sigel, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, UK, 2007, pp. 473–500.
Y. Dai, P. C. Wensink, R. H. Abeles, J. Biol. Chem. 1999, 274, 1193–1195.
J. W. Wray, R. H. Abeles, J. Biol. Chem. 1993, 268, 21466–21469.
T. Pochapsky, S. Pochapsky, T. Ju, C. Hoefler, J. Liang, J. Biomol. NMR 2006, 34, 117–127.
T. Ju, R. B. Goldsmith, S. C. Chai, M. J. Maroney, S. S. Pochapsky, T. C. Pochapsky, J. Mol. Biol. 2006, 363, 823–834.
P. Bauerfeind, R. M. Garner, L. T. Mobley, Infect. Immun. 1996, 64, 2877–2880.
R. Ge, R. M. Watt, X. Sun, J. A. Tanner, Q. Y. He, J. D. Huang, H. Sun, Biochem. J. 2006, 393, 285–293.
H. L. T. Mobley, R. M. Garner, G. R. Chippendale, J. V. Gilbert, A. V. Kane, A. G. Plaut, Helicobacter 1999, 4, 162–169.
K. Schauer, C. Muller, M. Carriere, A. Labigne, C. Cavazza, H. De Reuse, J. Bacteriol. 2010, 192, 1231–1237.
S. Seshadri, S. L. Benoit, R. J. Maier, J. Bacteriol. 2007, 189, 4120–4126.
J. Gilbert, J. Ramakrishna, F. Sunderman, Jr, A. Wright, A. Plaut, Infect. Immun. 1995, 63, 2682–2688.
S. Cun, H. Li, R. Ge, M. C. M. Lin, H. Sun, J. Biol. Chem. 2008, 283, 15142–15151.
M. Rowinska-Zyrek, D. Witkowska, S. Bielinska, W. Kamysz, H. Kozlowski, Dalton Trans. 2011, 40, 5604–5610.
M. Rowinska-Zyrek, D. Witkowska, D. Valensin, W. Kamysz, H. Kozlowski, Dalton Trans. 2010, 39, 5814–5826.
Y.-B. Zeng, D.-M. Zhang, H. Li, H. Sun, J. Biol. Inorg. Chem. 2008, 13, 1121–1131.
R. Ge, Y. Zhang, X. Sun, R. M. Watt, Q.-Y. He, J.-D. Huang, D. E. Wilcox, H. Sun, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11330–11331.
Y. B. Zeng, N. Yang, H. Sun, Chemistry – A European Journal 2011, 17, 5852–5860.
S. C. Wang, A. V. Dias, D. B. Zamble, Dalton Trans. 2009, 2459–2466.
D. P. Giedroc, A. I. Arunkumar, Dalton Trans. 2007, 3107–3120.
M. A. Pennella, D. P. Giedroc, Biometals 2005, 18, 413–428.
H. Reyes-Caballero, G. C. Campanello, D. P. Giedroc, Biophys. Chem. 2011, 156, 103–114.
P. T. Chivers, R. T. Sauer, Protein Sci. 1999, 8, 2494–2500.
N. S. Dosanjh, S. L. J. Michel, Curr. Opin. Chem. Biol. 2006, 10, 123–130.
E. R. Schreiter, C. L. Drennan, Nat. Rev. Microbiol. 2007, 5, 710–720.
P. T. Chivers, R. T. Sauer, Chem. Biol. 2002, 9, 1141–1148.
E. R. Schreiter, M. D. Sintchak, Y. Guo, P. T. Chivers, R. T. Sauer, C. L. Drennan, Nat. Struct. Mol. Biol. 2003, 10, 794–799.
P. T. Chivers, T. H. Tahirov, J. Mol. Biol. 2005, 348, 597–607.
I. Delany, R. Ieva, A. Soragni, M. Hilleringmann, R. Rappuoli, V. Scarlato, J. Bacteriol. 2005, 187, 7703–7715.
E. L. Benanti, P. T. Chivers, J. Bacteriol. 2010, 192, 4327–4336.
K. De Pina, V. Desjardin, M. A. Mandrand-Berthelot, G. Giordano, L. F. Wu, J. Bacteriol. 1999, 181, 670–674.
S. C. Wang, A. V. Dias, S. L. Bloom, D. B. Zamble, Biochemistry 2004, 43, 10018–10028.
S. L. Bloom, D. B. Zamble, Biochemistry 2004, 43, 10029–10038.
P. T. Chivers, R. T. Sauer, J. Biol. Chem. 2000, 275, 19735–19741.
P. E. Carrington, P. T. Chivers, F. Al-Mjeni, R. T. Sauer, M. J. Maroney, Nat. Struct. Mol. Biol. 2003, 10, 126–130.
E. R. Schreiter, S. C. Wang, D. B. Zamble, C. L. Drennan, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 13676–13681.
C. M. Phillips, C. M. Stultz, C. L. Drennan, Biochemistry 2010, 49, 7757–7763.
S. C. Wang, Y. Li, C. V. Robinson, D. B. Zamble, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1506–1507.
C. M. Phillips, P. S. Nerenberg, C. L. Drennan, C. M. Stultz, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10220–10228.
S. C. Wang, Y. Li, M. Ho, M. E. Bernal, A. M. Sydor, W. R. Kagzi, D. B. Zamble, Biochemistry 2010, 49, 6635–6645.
S. Leitch, M. J. Bradley, J. L. Rowe, P. T. Chivers, M. J. Maroney, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 5085–5095.
C. M. Phillips, E. R. Schreiter, C. M. Stultz, C. L. Drennan, Biochemistry 2010, 49, 7830–7838.
A. Dias, D. Zamble, J. Biol. Inorg. Chem. 2005, 10, 605–612.
C. M. Phillips, E. R. Schreiter, Y. Guo, S. C. Wang, D. B. Zamble, C. L. Drennan, Biochemistry 2008, 47, 1938–1946.
A. H. M. van Vliet, S. W. Poppelaars, B. J. Davies, J. Stoof, S. Bereswill, M. Kist, C. W. Penn, E. J. Kuipers, J. G. Kusters, Infect. Immun. 2002, 70, 2846–2852.
C. Muller, C. Bahlawane, S. Aubert, C. M. Delay, K. Schauer, I. Michaud-Soret, H. De Reuse, Nucleic Acids Res. 2011, 39, 7564–7575.
M. Contreras, J.-M. Thiberge, M.-A. Mandrand-Berthelot, A. Labigne, Mol. Microbiol. 2003, 49, 947–963.
E. L. Benanti, P. T. Chivers, J. Biol. Chem. 2011, 286, 15728–15737.
N. S. Dosanjh, A. L. West, S. L. J. Michel, Biochemistry 2009, 48, 527–536.
A. H. M. van Vliet, E. J. Kuipers, J. Stoof, S. W. Poppelaars, J. G. Kusters, Infect. Immun. 2004, 72, 766–773.
S. Bury-Moné, J. M. Thiberge, M. Contreras, A. Maitournam, A. Labigne, H. D. Reuse, Mol. Microbiol. 2004, 53, 623–638.
A. H. M. van Vliet, F. D. Ernst, J. G. Kusters, Trends Microbiol. 2004, 12, 489–494.
Y. Li, D. B. Zamble, Biochemistry 2009, 48, 2486–2496.
C. Dian, K. Schauer, U. Kapp, S. M. McSweeney, A. Labigne, L. Terradot, J. Mol. Biol. 2006, 361, 715–730.
C. Bahlawane, C. Dian, C. Muller, A. Round, C. Fauquant, K. Schauer, H. de Reuse, L. Terradot, I. Michaud-Soret, Nucleic Acids Res. 2010, 38, 3106–3118.
A. L. West, F. St. John, P. E. M. Lopes, A. D. MacKerell, E. Pozharski, S. L. J. Michel, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14447–14456.
S. Benini, M. Cianci, S. Ciurli, Dalton Trans. 2011, 40, 7831–7833.
L. O. Abraham, Y. Li, D. B. Zamble, J. Inorg. Biochem. 2006, 100, 1005–1014.
B. Zambelli, M. Bellucci, A. Danielli, V. Scarlato, S. Ciurli, Chem. Commun. 2007, 3649–3651.
E. L. Benanti, P. T. Chivers, J. Biol. Chem. 2007, 282, 20365–20375.
N. S. Dosanjh, N. A. Hammerbacher, S. L. J. Michel, Biochemistry 2007, 46, 2520–2529.
J. S. Iwig, J. L. Rowe, P. T. Chivers, Mol. Microbiol. 2006, 62, 252–262.
J. S. Iwig, P. T. Chivers, J. Mol. Biol. 2009, 393, 514–526.
D. Blaha, S. Arous, C. Blériot, C. Dorel, M. A. Mandrand-Berthelot, A. Rodrigue, Biochimie 2011, 93, 434–439.
J. S. Iwig, S. Leitch, R. W. Herbst, M. J. Maroney, P. T. Chivers, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 7592–7606.
D. Osman, J. S. Cavet, Nat. Prod. Rep. 2010, 27, 668–680.
H. Reyes-Caballero, C. W. Lee, D. P. Giedroc, Biochemistry 2011, 50, 7941–7952.
M. A. Pennella, J. E. Shokes, N. J. Cosper, R. A. Scott, D. P. Giedroc, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 3713–3718.
D. R. Campbell, K. E. Chapman, K. J. Waldron, S. Tottey, S. Kendall, G. Cavallaro, C. Andreini, J. Hinds, N. G. Stoker, N. J. Robinson, J. S. Cavet, J. Biol. Chem. 2007, 282, 32298–32310.
E. J. Kim, H. P. Kim, Y. C. Hah, J. H. Roe, Eur. J. Biochem. 1996, 241, 178–185.
B. E. Ahn, J. Cha, E. J. Lee, A. R. Han, C. J. Thompson, J. H. Roe, Mol. Microbiol. 2006, 59, 1848–1858.
Y. J. An, B. E. Ahn, A. R. Han, H. M. Kim, K. M. Chung, J. H. Shin, Y. B. Cho, J. H. Roe, S. S. Cha, Nucleic Acids Res. 2009, 37, 3442–3451.
S. Wang, Y. Wu, F. W. Outten, J. Bacteriol. 2011, 193, 563–574.
J. S. Kim, S. O. Kang, J. K. Lee, J. Biol. Chem. 2003, 278, 18455–18463.
C. Tibazarwa, S. Wuertz, M. Mergeay, L. Wyns, D. van der Lelie, J. Bacteriol. 2000, 182, 1399–1409.
G. Grass, C. Groe, D. H. Nies, J. Bacteriol. 2000, 182, 1390–1398.
G. Grass, B. Fricke, D. H. Nies, Biometals 2005, 18, 437–448.
J. Trepreau, E. Girard, A. P. Maillard, E. de Rosny, I. Petit-Haertlein, R. Kahn, J. Covès, J. Mol. Biol. 2011, 408, 766–779.
X. Sun, R. Ge, J. F. Chiu, H. Sun, Q. Y. He, Metal-Based Drugs 2008, 1–6.
D. M. Templeton, B. Sarkar, Biochem. J. 1985, 230, 35–42.
M. Lucassen, B. Sarkar, J. Toxicol. Environ. Health Part A 1979, 5, 897–905.
L. Ouerdane, S. Mari, P. Czernic, M. Lebrun, R. Lobinski, J. Anal. At. Spectrom. 2006, 21.
T. Kowalik-Jankowska, H. Kozlowski, E. Farkas, I. Sóvágó, in Nickel and Its Surprising Impact in Nature, Vol. 2 of Metal Ions in Life Sciences, Eds A. Sigel, H. Sigel, R. K. O. Sigel, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, UK, 2007, pp. 63–108.
R. K. O. Sigel, H. Sigel, in Nickel and Its Surprising Impact in Nature, Vol. 2 of Metal Ions in Life Sciences, Eds A. Sigel, H. Sigel, R. K. O. Sigel, John Wiley & Sons Ltd., Chichester, UK, 2007, pp. 109–180.
A. Krezel, W. Bal, Bioinorg. Chem. Appl. 2004, 2, 293–305.
L. Banci, I. Bertini, S. Ciofi-Baffoni, T. Kozyreva, K. Zovo, P. Palumaa, Nature 2010, 465, 645–648.
L. Banci, I. Bertini, K. S. McGreevy, A. Rosato, Nat. Prod. Rep. 2010, 27, 695–710.
S. Tottey, D. Harvie, N. Robinson, in Molecular Microbiology of Heavy Metals, Eds. D. Nies, S. Silver, Vol. 6, Springer, Berlin, Heidelberg, 2007, pp. 3–35.
K. J. Waldron, N. J. Robinson, Nat. Rev. Microbiol. 2009, 6, 25–35.
D. L. Huffman, T. V. O’Halloran, Annu. Rev. Biochem. 2001, 70, 677–701.
T. V. O’Halloran, V. C. Culotta, J. Biol. Chem. 2000, 275, 25057–25060.
C. E. Outten, T. V. O’Halloran, Science 2001, 292, 2488–2492.
J. S. Iwig, P. T. Chivers, Nat. Prod. Rep. 2010, 27, 658–667.
L. A. Ba, M. Doering, T. Burkholz, C. Jacob, Metallomics 2009, 1, 292–311.
G. J. Colpas, R. P. Hausinger, J. Biol. Chem. 2000, 275, 10731–10737.
J. Kuchar, R. P. Hausinger, Chem. Rev. 2004, 104, 509–526.
H. Guldan, R. Sterner, P. Babinger, Biochemistry 2008, 47, 7376–7384.
H. Merkens, R. Kappl, R. P. Jakob, F. X. Schmid, S. Fetzner, Biochemistry 2008, 47, 12185–12196.
N. E. Dixon, R. L. Blakeley, B. Zerner, Can. J. Biochem. 1980, 58, 469–473.
Acknowledgments
The authors would like to thank the members of the Zamble laboratory for their helpful discussions and Harini Kaluarachchi, Sandra Krecisz, Colin Douglas, and Thanh Ngu for editing. The authors would also like to acknowledge the Canadian Institute for Health Research and the Canadian Research Chairs program for funding.
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 2013 Springer Science+Business Media Dordrecht
About this chapter
Cite this chapter
Sydor, A.M., Zamble, D.B. (2013). Nickel Metallomics: General Themes Guiding Nickel Homeostasis. In: Banci, L. (eds) Metallomics and the Cell. Metal Ions in Life Sciences, vol 12. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-007-5561-1_11
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-007-5561-1_11
Published:
Publisher Name: Springer, Dordrecht
Print ISBN: 978-94-007-5560-4
Online ISBN: 978-94-007-5561-1
eBook Packages: Chemistry and Materials ScienceChemistry and Material Science (R0)