Nucleic acid structures, energetics, and dynamics

Journal of Physical Chemistry

Volumn 100, Issue 31, 1996, Pages 13311-13322

  Tinoco Jr , Ignacio ^a,b  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b LAWRENCE BERKELEY NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHARACTERIZATION; MOLECULAR STRUCTURE; PHYSICAL CHEMISTRY; STABILITY; THERMODYNAMICS;

CONFORMATIONAL CHANGES; DYNAMICS; ENERGETICS; NUCLEIC ACIDS; PRIMARY STRUCTURES; SECONDARY STRUCTURES; TERTIARY STRUCTURES; THERMODYNAMIC STABILITIES;

DNA;

EID: 0030219249     PISSN: 00223654     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp953053p     Document Type: Article

References (157)

1. Watson, J. D.; Crick. F. H. C. Nature 1953, 171, 737.
2. Wilkins, M. H. F.; Stokes, A. R.; Wilson, H. R. Nature 1953, 171, 738.
3. Franklin, R. E.; Gosling, R. G. Nature 1953, 171, 740.
4. There is an apocryphal story that Sir Lawrence Bragg, the long-time head of the Cavendish Laboratory where the DNA double helix was discovered, at first thought that Watson-Crick was one person.
5. Saenger, W. Principles of Nucleic Acid Structure; Springer-Verlag: New York, 1984.
6. Bloomfield, V. A.; Crothers, D. M.; Tinoco, I., Jr. Nucleic Acids: Structures. Properties and Functions; University Science Books: Mill Valley, CA, 1997.
7. Fleischmann, R. D.; 37 coauthors; Venter, J. C. Science (Washington, D.C.) 1995, 269, 496-512.
8. Sanger, F.; Nicklen, S.; Coulson, A. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1977, 74, 5463-5467.
9. Maxam, A. M.; Gilbert, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1977, 74, 560-564.
10. Schwartz, D. C.; Cantor, C. R. Cell 1984, 37, 67.
11. deGennes, P. G. J. Chem. Phys. 1971, 55, 572.
12. Lumpkin, O. J.; Zimm, B. H. Biopolymers 1982, 21, 2315.
13. Smith, S. B.; Aldridge, P. K.; Callis, J. B. Science (Washington, D.C.) 1989, 243, 203.
14. Schwartz, D. C.; Koval, M. Nature 1989, 338, 520.
15. Houseal, T. W.; Bustamante, C.; Stump, R. F.; Maestre, M. F. Biophys. J. 1989, 56, 507-516.
16. Bustamante, C.; Gurrieri, S.; Smith, S. B. Trends Biotechnol. 1993, 11, 23-30.
17. Smith, S. B.; Heller, C.; Bustamante, C. Biochemistry 1991, 30, 5264-5274.
18. Bains, W.; Smith, G. C. J. Theor. Biol. 1988, 135, 303-307.
19. Drmanac, R.; Drmanac, S.; Strezoska, Z.; Paunesku, T.; Labat, I.; Zeremski, M.; Snoddy, J.; Funkhouser, W. K.; Koop, B.; Hood, L.; Crkvenjakov Science (Washington, D.C.) 1993, 260, 1649-1652.
20. Pease, A. C.; Solas, D.; Sullivan, E. J.; Cronin, M. T.; Holmes, C. P.; Fodor, S. P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 5022-5026.
21. Erlich, H. A.; Gelfand, D.; Sninsky, J. J. Science (Washington, D.C.) 1991, 252, 1643-1650.
22. Sinden, R. R.; Wells, R. D. Curr. Opin. Biotechnol. 1992, 3, 612-622.
23. Smith, F. W.; Feigon, J. Nature 1992, 356, 164-168.
24. Kang, C. H.; Zhang, X.; Ratliff, R.; Moyzis, R.; Rich, A. Nature 1992, 356, 126-131.
25. Williamson, J. R. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1994, 23, 703-786.
26. Gushlbauer, W.; Chantot, J. F.; Thiele, D. J. Biomol. Struct. Dyn. 1990, 8, 491-511.
27. Wyatt, J. R.; Vickers, T. A.; Roberson, J. L.; Buckheit, R. J.; Klimkait, T.; DeBaets, E.; Davis, P. W.; Rayner, B.; Imbach, J. L.; Ecker. D. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 1356-60.
28. Kyoguku, Y.; Lord, R. C.; Rich, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1967, 57, 250-257.
29. Sukhodub, L. F. Chem. Rev. 1987, 87, 589-606.
30. Hoogsteen, K. Acta Crystallogr. 1963, 16, 907-916.
31. Tinoco, I., Jr. J. Am. Chem. Soc. 1960, 82, 4785-4790.
32. Tinoco, I., Jr. Adv. Chem. Phys. 1962, 4, 113-160.
33. Gray, D. M.; Hung, S.; Johnson, K. H. In Biochemical Spectroscopy; Methods in Enzymology Vol. 246; Sauer, K., Ed.; Academic Press: San Diego, CA, 1995; pp 19-34.
34. Woody, R. W. In Biochemical Spectroscopy; Methods in Enzymology Vol. 246; Sauer, K., Ed.; Academic Press: San Diego, CA, 1995.
35. Sauer, K. Biochemical Spectroscopy; Methods in Enzymology Vol. 246; Academic Press: San Diego, CA, 1995.
36. Borer, P. N.; Dengler, B.; Tinoco, I., Jr.; Uhlenbeck, O. C. J. Mol. Biol. 1974, 86, 843-853.
37. Freier, S. M.; Kierzek, R.; Jaeger, J. A.; Sugimoto, N.; Caruthers, M. H.; Neilson, T.; Turner, D. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1986, 83, 3373-9377.
38. Turner, D. H.; Sugimoto, N.; Freier, S. M. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1988, 17, 167-192.
39. Chastain, M.; Tinoco, I., Jr. In Progress in Nucleic Acid Research nd Molecular Biology; Cohn, W. E., Moldave, K., Ed.; Academic Press: Orlando, FL, 1991; Vol. 41, pp 131-177.
40. Gesteland, R. F.; Atkins, J. F. The RNA World; Cold Spring Harbor aboratory Press: Cold Spring Harbor, 1993.
41. Breslauer, K. J.; Frank, R.; Blocker, H.; Marky, L. Proc. Natl. Acad. i. U.S.A. 1986, 83, 3746-3750.
42. Aboul-ela, F.; Koh, D.; Tinoco, I., Jr.; Martin, F. H. Nucl. Acids s. 1985, 13, 4811-4824.
43. Gray, D. M.; Liu, J.; Ratliff, R. L.; Allen, F. S. Biopolymers 1981, , 1337-1382.
44. Gray, D. M.; Hamilton, F. D.; Vaughan, M. R. Biopolymers 1978, 17, 85-106.
45. Koo, H. S.; Drak, J.; Rice, J. A.; Crothers, D. M. Biochemistry 1990, 29, 4227-4234.
46. Poland, D.; Scheraga, H. A. Theory of Helix-Coil Transition in Biopolymers; Academic Press: New York, 1970.
47. Pörschke, D.; Uhlenbeck, O. C.; Martin, F. H. Biopolymers 1973, 12, 1313-1335.
48. Pörschke, D.; Eisen, M. J. Mol. Biol. 1971, 62, 361-381.
49. Porschke, D. Biophys Chem. 1974, 2, 97-101.
50. Dewey, T. G.; Turner, D. H. Biochemistry 1979, 18, 5757-5762.
51. van de Ven, F. J. M.; Hilbers, C. W. Eur. J. Biochem. 1988, 178, 1.
52. Hertel, K. J.; Herschlag, D.; Uhlenbeck, O. C. Biochemistry 1994, 33, 3374-3385.
53. Leroy, J. L.; Kochoyan, M.; Huynh-Dinh, T.; Gueron, M. J. Mol. Biol. 1988, 200, 223-238.
54. Leroy, J. L.; Broseta, D.; Gueron, M. J. Mol. Biol. 1985, 184, 165-178.
55. Woese, C. R.; Magrum, J.; Gupta, R.; Siegel, R. B.; Stahl, D. A.; Kop, J.; Crawford, N.; Brosius, J.; Gutell, R.; Hogan., J. J.; Noller, H. F. Nucl. Acids Res. 1980, 8, 2275-2293.
56. Noller, H. F. Annu. Rev. Biochem. 1984, 53, 119-162.
57. Puglisi, J. D.; Wyatt, J. R.; Tinoco, I., Jr. Acc. Chem. Res. 1991, 24, 152-158.
58. Chang, K.; Tinoco, I., Jr. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 8705-9709.
59. Marino, J. P.; Gregorian, R. S., Jr.; Csankovszki, G.; Crothers, D. M. Science (Washington, D.C.) 1995, 268, 1448-1454.
60. Nussinov, R.; Piecznik, G.; Grigg, J. R.; Kleitman, D. J. SIAM J. Appl. Math. 1978, 35, 68-82.
61. Williams, A. L., Jr.; Tinoco, I., Jr. Nucl. Acids Res. 1986, 14, 299-314.
62. Zuker, M. Science (Washington. D.C.) 1989, 244, 48-52.
63. Walter, A. E.; Turner, D. H.; Kim, J.; Lyttle, M.; Müller, P.; Mathews, D. H.; Zuker, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 9218-9222.
64. Walter, A. E.; Turner, D. H. Biochemistry 1994, 33, 12715-12719.
65. Pohl, F. M.; Jovin, T. M. J. Mol. Biol. 1972, 67, 375-396.
66. Wang, A. H.; Quigley, G. J.; Kolpak, F. J.; Crawford, J. L.; van Boom, J. H.; van der Marel, G.; Rich, A. Nature 1979, 282, 680-686.
67. Peck, L. J.; Wang, J. C. Nature 1981, 292, 375-378.
68. Hall, K.; Cruz, P.; Tinoco, I., Jr.; Jovin, T. M.; van de Sande, J. H. Nature 1984, 311, 584-586.
69. Davis, P. W.; Adamiak, R. W.; Tinoco, I., Jr. Biopolymers 1990, 29, 109-122.
70. Nature 1981, 294, 417-422.
71. Zarling, D. A.; Calhoun, C. J.; Hardin, C. C.; Zarling, A. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1987, 84, 6117-6121.
72. Robinson, B.; Drobny, G. P. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1995, 24, 523-610.
73. Rippe, K.; Jovin, T. M. Methods Enzymol. 1992, 211, 199-220.
74. van de Sande, J. H.; Ramsing, N. B.; Germann, M. W.; Elhorst, W.; Kalisch, B. W.; von Kitzing, E.; Pon, R. T.; Clegg, R. C.; Jovin, T. M. Science (Washington, D.C.) 1988, 241, 551-557.
75. Otto, C.; Thomas, G. A.; Rippe, K.; Jovin, T. M.; Peticolas, W. L. Biochemistry 1991, 30, 3062-3069.
76. Rippe, K.; Fritsch, V.; Westhof, E.; Jovin, T. M. EMBO J. 1992, 11, 3777-3786.
77. Evertsz, E. M.; Rippe, K.; Jovin, T. M. Nucl. Acids Res. 1994, 22, 3293-3303.
78. Rich, A.; Davies, D. R.; Crick, F. H. C.; Watson, J. D J. Mol. Biol. 1961, 3, 71-86.
79. Sinden, R. R. DNA Structure and Function; Academic Press: San Diego, 1994.
80. Wimberly, B.; Varani, G.; Tinoco, I., Jr. Biochemistry 1993, 32, 1078-1087.
81. Szewczak, A. A.; Moore, P. B.; Chan, Y.-L.; Wool, I. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 9581-9585.
82. Frank-Kamenetskii, M. D.; Mirkin, S. M. Annu. Rev. Biochem. 1995, 64, 65-95.
83. Plum, G. E.; Pilch, D. S.; Singleton, S. F.; Breslauer, K. J. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1995, 24, 319-462.
84. Felsenfeld, G.; Davies, D. R.; Rich, A. J. Am. Chem. Soc. 1957, 79, 2023-2024.
85. Moser, H. E.; Dervan, P. B. Science (Washington, D.C.) 1987, 238, 645-650.
86. Sklenar, V.; Feigon, J. Nature 1990, 345, 836-838.
87. Macaya, R.; Wang, E.; Schultze, P.; Sklenar, V.; Feigon, J. J. Mol. Biol. 1992, 225, 755-773.
88. Han, H.; Dervan, P. B. Nucl. Acids Res. 1994, 22, 2837-2844.
89. Radhakrishnan, I.; Patel, D. J. Biochemistry 1994, 33, 11405-11416.
90. Rougee, M.; Faucon, B.; Mergny, J. L.; Barcelo, F.; Giovannangeli, C.; Garestier, T.; Helene, C. Biochemistry 1992, 31, 9269-9278.
91. Mirkin, S. M.; Frank-Kamenetskii, M. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1994, 23, 541-576.
92. Helene, C.; Thuong, N. T.; Harel-Bellan, A. Ann. N.Y. Acad. Sci. 1992, 600, 27-36.
93. Grigoriev, M.; Praseuth, D.; Guieysse. A. L.; Robin, P.; Thuong, N. T.; Helene, C.; Harel-Bellan, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 3501-3505.
94. Vologodskii, A. V.; Cozzarelli, N. R. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1994, 23, 609-643.
95. Vinograd, J.; Lebowitz, J.; Radloff, R.; Watson, R.; Laipis, P. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1965, 53, 1104-1111.
96. Depew, D. E.; Wang, J. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1975, 72, 4275-4279.
97. Wang, J. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1979, 76, 200-203.
98. Peck, L. J.; Wang, J. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1983, 80, 6206-6210.
99. Schlick, T.; Olson, W. K. J. Mol. Biol. 1992, 223, 1089-1119.
100. Shi, Y.; Hearst, J. E. J. Chem. Phys. 1994, 101, 5186-5200.
101. Chen, A. Y.; Yu, C.; Gatto, B.; Liu, L. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 8131-8135.
102. Chen, A. Y.; Liu, L. F. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 1994, 34, 191-218.
103. Kim, S.-H.; Quigley, G. J.; Suddath, F. L.; McPherson, A.; Sneden, D.; Kim, J. J.; Weinzierl, J.; Rich, A. Science (Washington, D.C.) 1973, 179, 285-288.
104. Jaeger, J.; SantaLucia, J., Jr.; Tinoco, I., Jr. Annu. Rev. Biochem. 1993, 62, 255-287.
105. Shen, L. X.; Cai, Z.; Tinoco, I., Jr. FASEB J. 1995, 9, 1023-1033.
106. Moore, P. B. Acc. Chem. Res. 1995, 28, 251-256.
107. Varani, G. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1995, 24, 379-404.
108. Antao, V. P.; Tinoco, I., Jr. Nucl. Acids Res. 1992, 20, 819-824.
109. Varani, G.; Tinoco, I., Jr. Q. Rev. Biophys. 1991, 24, 479-532.
110. Mueller, L.; Legault, P.; Pardi, A. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 11043-11048.
111. Allain, F. H.; Varani, G. J. Mol. Biol. 1995, 250, 333-353.
112. Lynch, S.; Pelton, J.; Tinoco, I., Jr. Magnetic Resonance in Chemistry, 1996, in press.
113. Ernst, R. R.; Bodenhausen, G.; Wokaun, A. Principles of Nuclear Magnetic Resonance in One and Two Dimensions; Clarendon Press: Oxford, 1987.
114. Varani, G.; Cheong, C.; Tinoco, I. J. Biochemistry 1991, 30, 3280-3289.
115. Holbrook, S. R.; Cheong, C.; Tinoco, I., Jr.; Kim, S.-H. Nature 1991, 353, 579-581.
116. Baeyens, K. J.; De Bondt, H. L.; Holbrook, S. R. Nature Struct. Biol. 1995, 2, 56-62.
117. Pleij, C. W.; Rietveld, K.; Bosch, L. Nucl. Acids Res. 1985, 13, 1717-1731.
118. Puglisi, J. D.; Wyatt, J. R.; Tinoco, I., Jr. J. Mol. Biol. 1990, 214, 437-453.
119. Wyatt, J. R.; Puglisi, J. D.; Tinoco, I., Jr. J. Mol. Biol. 1990, 214, 455-470.
120. Shen, L. X.; Tinoco, I., Jr. J. Mol. Biol. 1995, 247, 963-978.
121. Chamorro, M.; Parkin, N.; Varmus, H. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1992, 89, 713-717.
122. Chen, X.; Chamorro, M.; Lee, S.; Shen, L. X.; Hines, J. V.; Tinoco, I., Jr.; Varmus, H. E. EMBO J. 1995, 15, 842-852.
123. Chen, X.; Kang, H.; Shen, L. X.; Chamorro, M.; Varmus, H. E.; Tinoco, I., Jr. J. Mol. Biol., 1996, in press.
124. Jorgensen, W. L. Acc. Chem. Res. 1989, 22, 184-189.
125. Karplus, M.; Petsko, G. A. Nature 1990, 347, 631-638.
126. Kollman, P. A.; Merz, K. M., Jr. Acc. Chem. Res. 1990, 23, 246-252.
127. Major, F.; Turcotte, M.; Gautheret, D.; Lapalme, G.; Fillion, E.; Cedergren, R. Science (Washington, D.C.) 1991, 253, 1255-1260.
128. Major, F.; Gautheret, D.; Cedergren, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 9408-9412.
129. Gautheret, D.; Major, F.; Cedergren, R. J. Mol. Biol. 1993, 229, 1049-64.
130. Michel, F.; Westhof, E. J. Mol. Biol. 1990, 216, 585-610.
131. Tanner, N. K.; Schaff, S.; Thill, G.; Petit-Koskas, E.; Crain-Denoyelle, A. M.; Westhof, E. Curr. Biol. 1994, 4, 488-498.
132. Westhof, E.; Altman, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1994, 91, 5133-5137.
133. Bustamante, C. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1991, 20, 415-446.
134. Smith, S. B.; Finzi, L.; Bustamante, C. Science (Washington, D.C.) 1992, 258, 1122-1126.
135. Bustamante, C.; Marko, J. F.; Siggia, E. D.; Smith, S. Science (Washington, D.C.) 1994, 265, 1599-1600.
136. Bensimon, D.; Simon, A. J.; Croquette, V.; Bensimon, A. Phys. Rev. Lett. 1995, 74, 4754-4757.
137. Perkins, T. T.; Smith, D. E.; Chu, S. Science (Washington, D.C.) 1994, 264, 819-822.
138. Perkins, T. T.; Quake, S. R.; Smith, D. E.; Chu, S. Science (Washington, D.C.) 1994, 264, 822-826.
139. Perkins, T. T.; Smith, D. E.; Larson, R. G.; Chu, S. Science (Washington, D.C.) 1995, 268, 83-87.
140. Cech, T. R.; Zaug, A. J.; Grabowski, P. J. Cell 1981, 27, 487-496.
141. Kruger, K.; Grabowski, P. J.; Zaug, A. J.; Sands, J.; Gottschling, D. E.; Cech, T. R. Cell 1982, 31, 147-157.
142. Guerrier-Takada, C.; Gardiner, K.; Marsh, T. P.; Altman, S. Cell 1983, 35, 849-857.
143. Cech, T. R.; Bass, B. L. Annu. Rev. Biochem. 1986, 55, 599-629.
144. Symons, R. H. Annu. Rev. Biochem. 1992, 61, 641-671.
145. Pley, H. W.; Flaherty, K. M.; McKay, D. B. Nature 1994, 372, 68-74.
146. Scott, W. G.; Finch, J. T.; Klug, A. Cell 1995, 81, 991-1002.
147. Gold, L.; Polisky, B.; Uhlenbeck, O.; Yarus, M. Annu. Rev. Biochem. 1995, 64, 763-797.
148. Tuerk, C.; Gold, L. Science (Washington, D.C.) 1990, 249, 505-510.
149. Ellington, A. D.; Szostak, J. W. Nature 1990, 346, 818-822.
150. Pan, T.; Uhlenbeck, O. C. Biochemistry 1992, 31, 3887-3895.
151. Beaudry, A. A.; Joyce, G. F. Science (Washington, D.C.) 1992, 257, 635-641.
152. Dai, X.; De Mesmaeker, A.; Joyce, G. F. Science (Washington, D.C.) 1995, 267, 237-240.
153. Ekland, E. H.; Szostak, J. W.; Bartel, D. P. Science (Washington, D.C.) 1995, 269, 364-370.
154. Bartel, D. P.; Szostak, J. W. Science (Washington, D.C.) 1993, 261, 1411-1418.
155. Huizenga, D. E.; Szostak, J. W. Biochemistry 1995, 34, 656-665.
156. Sassanfar, M.; Szostak, J. W. Nature 1993, 364, 550-553.
157. Prudent, J. R.; Uno, T.; Schultz, P. G. Science (Washington, D.C.) 1994, 264, 1924-1927.