Fluorescent probes and bioconjugation chemistries for single-molecule fluorescence analysis of biomolecules

Journal of Chemical Physics

Volumn 117, Issue 24, 2002, Pages 10953-10964

  Kapanidis, Achillefs N ^a   Weiss, Shimon ^a  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOMOLECULES; FLUORESCENCE ANISOTROPY; FLUORESCENCE RESONANCE ENERGY TRANSFER; FLUOROPHORES; GENETIC ENCODING; INTEIN-MEDIATED LABELING; PEPTIDE LIGATION; PHOTOBLEACHING; PUROMYCIN BASED LABELING; SINGLE MOLECULE FLUORESCENCE SPECTROSCOPY;

AMINO ACIDS; BIOSYNTHESIS; CELLS; FLUORESCENCE; HYDROPHILICITY; HYDROPHOBICITY; MUTAGENESIS; PHOSPHORESCENCE; RAMAN SCATTERING; RAYLEIGH SCATTERING; SPECTROSCOPY; TEMPERATURE;

PROTEINS;

EID: 0037461520     PISSN: 00219606     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.1521158     Document Type: Article

References (81)

1. A. M. Kelley, X. Michalet, and S. Weiss, Science 292, 1671 (2001).
2. Y. Harada, T. Funatsu, M. Tokunaga, K. Saito, H. Higuchi, Y. Ishii, and T. Yanagida, Methods Cell Biol. 55, 117 (1998).
3. W. P. Ambrose, P. M. Goodwin, J. H. Jett, A. Van Orden, J. H. Werner, and R. A. Keller, Chem. Rev. 99, 2929 (1999).
4. S. Nie and R. N. Zare, Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 26, 567 (1997).
5. S. Weiss, Nat. Struct. Biol. 7, 724 (2000).
6. S. Weiss, Science 283, 1676 (1999).
7. W. E. Moerner and M. Orrit, Science 283, 1670 (1999).
8. S. Xie, Single Molecules 2, 229 (2001).
9. R. Kuhnemuth and C. A. M. Seidel, Single Molecules 2, 251 (2001).
10. K. Adachi, R. Yasuda, H. Noji, H. Itoh, Y. Harada, M. Yoshida, and K. Kinosita, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 7243 (2000).
11. R. D. Vale, T. Funatsu, D. W. Pierce, L. Romberg, Y. Harada, and T. Yanagida, Nature (London) 380, 451 (1996).
12. D. W. Pierce, N. Hom-Booher, and R. D. Vale, Nature (London) 388, 338 (1997).
13. Y. Harada, T. Funatsu, K. Murakami, Y. Nonoyama, A. Ishihama, and T. Yanagida, Biophys. J. 76, 709 (1999).
14. X. Zhuang, L. E. Bartley, H. P. Babcock, R. Russell, T. Ha, D. Herschlag, and S. Chu, Science 288, 2048 (2000).
15. G. Seisenberger, M. U. Ried, T. Endress, H. Buning, M. Hallek, and C. Brauchle, Science 294, 1929 (2001).
16. A. Waggoner, Methods Enzymol. 246, 362 (1995).
17. R. Tsien and A. Waggoner, in Handbook of Biological Confocal Microscopy, edited by J. D. Pawley (Plenum, New York 1995), pp. 267-279.
18. T. Ha, Methods 25, 78 (2001).
19. C. G. Hubner, A. Renn, I. Renge, and U. P. Wild, J. Chem. Phys. 115, 9619 (2001).
20. F. Wilkinson, D. J. McGarvey, and O. F. Olea, J. Phys. Chem. 98, 3762 (1994).
21. C. Eggeling, J. Widengren, R. Rigler, and C. A. M. Seidel, Anal. Chem. 70, 2651 (1998).
22. M. E. Dickinson, G. Bearman, S. Tilie, R. Lansford, and S. E. Fraser, BioTechniques 31, 1272 (2001);
23. 31, 1274 (2001).
24. P. R. Selvin, Nat. Struct. Biol. 7, 730 (2000).
25. A. N. Kapanidis, Y. W. Ebright, R. D. Ludescher, S. Chan, and R. H. Ebright, J. Mol. Biol. 312, 453 (2001).
26. M. P. Lillo, J. M. Beechem, B. K. Szpikowska, M. A. Sherman, and M. T. Mas, Biochemistry 36, 11261 (1997).
27. R. E. Dale and J. Eisinger, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 73, 271 (1976).
28. R. E. Dale, J. Eisinger, and W. E. Blumberg, Biophys. J. 26, 161 (1979).
29. T. J. Ha, A. Y. Ting, Liang, A. A. Deniz, D. S. Chemla, P. G. Schultz, and S. Weiss, Chem. Phys. 247, 107 (1999).
30. P. Wu and L. Brand, Anal. Biochem. 218, 1 (1994).
31. A. N. Kapanidis, Y. W. Ebright, and R. H. Ebright, J. Am. Chem. Soc. 123, 12123 (2001).
32. H. P. Lu, L. Xun, and X. S. Xie, Science 282, 1877 (1998).
33. A. Ishijima, H. Kojima, T. Funatsu, M. Tokunaga, H. Higuchi, H. Tanaka, and T. Yanagida, Cell 92, 161 (1998).
34. T. Ha, A. Y. Ting, J. Liang, W. B. Caldwell, A. A. Deniz, D. S. Chemla, P. G. Schultz, and S. Weiss, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96, 893 (1999).
35. R. P. Haugland, Handbook of Fluorescent Probes and Research Products, 8th ed. (2002).
36. P. R. Selvin, Methods Enzymol. 246, 300 (1995).
37. T. A. Kunkel, K. Bebenek, and J. McClary, Methods Enzymol. 204, 125 (1991).
38. T. Funatsu, Y. Harada, M. Tokunaga, K. Saito, and T. Yanagida, Nature (London) 374, 555 (1995).
39. R. Yamasaki, M. Hoshino, T. Wazawa, Y. Ishii, T. Yanagida, Y. Kawata, T. Higurashi, K. Sakai, J. Nagai, and Y. Goto, J. Mol. Biol. 292, 965 (1999).
40. D. M. Warshaw, E. Hayes, D. Gaffney, A. M. Lauzon, J. Wu, G. Kennedy, K. Trybus, S. Lowey, and C. Berger, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 8034 (1998).
41. I. Sase, H. Miyata, S. Ishiwata, and K. Kinosita, Jr., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 94, 5646 (1997).
42. J. E. Corrie, B. D. Brandmeier, R. E. Ferguson et al., Nature (London) 400, 425 (1999).
43. H. Sosa, E. J. Peterman, W. E. Moerner, and L. S. Goldstein, Nat. Struct. Biol. 8, 540 (2001).
44. E. J. Peterman, H. Sosa, L. S. Goldstein, and W. E. Moerner, Biophys. J. 81, 2851 (2001).
45. F. J. Kull, E. P. Sablin, R. Lau, R. J. Fletterick, and R. D. Vale, Nature (London) 380, 550 (1996).
46. M. Sinev, P. Landsmann, E. Sineva, V. Ittah, and E. Haas, Bioconjugate Chem. 11, 352 (2000).
47. G. J. Cotton and T. W. Muir, Chem. Biol. 6, R247 (1999).
48. T. W. Muir, D. Sondhi, and P. A. Cole, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 6705 (1998).
49. K. Severinov and T. W. Muir, J. Biol. Chem. 273, 16205 (1998).
50. J. P. Tam, J. Xu, and K. D. Eom, Biopolymers 60, 194 (2001).
51. P. E. Dawson and S. B. Kent, Annu. Rev. Biochem. 69, 923 (2000).
52. P. E. Dawson, T. W. Muir, I. Clark-Lewis, and S. B. Kent, Science 266, 776 (1994).
53. A. A. Deniz, T. A. Laurence, G. S. Beligere, M. Dahan, A. B. Martin, D. S. Chemla, P. E. Dawson, P. G. Schultz, and S. Weiss, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 5179 (2000).
54. M. Q. Xu and F. B. Perler, EMBO J. 15, 5146 (1996).
55. S. Mathys, T. C. Evans, I. C. Chute, H. Wu, S. Chong, J. Benner, X. Q. Liu, and M. Q. Xu, Gene 231, 1 (1999).
56. T. C. Evans, Jr., J. Benner, and M. Q. Xu, J. Biol. Chem. 274, 3923 (1999).
57. S. Chong, F. B. Mersha, D. G. Comb et al., Gene 192, 271 (1997).
58. V. Mekler, E. Kortkhonjia, J. Mukhopadhyay, J. Knight, A. Revyakin, A. Kapanidis, W. Niu, Y. W. Ebright, R. Levy, and R. H. Ebright, Cell 108, 1 (2002).
59. J. Mukhopadhyay, A. N. Kapanidis, V. Mekler, E. Kortkhonjia, Y. W. Ebright, and R. H. Ebright, Cell 106, 453 (2001).
60. A. N. Kapanidis, T. Lacoste, V. Mekler, J. Mukhopadhyay, S. Weiss, and R. H. Ebright, Biophys. J. 80, 478A (2001).
61. N. Nemoto, E. Miyamoto-Sato, Y. Husimi, and H. Yanagawa, FEBS Lett. 414, 405 (1997).
62. N. Nemoto, E. Miyamoto-Sato, and H. Yanagawa, FEBS Lett. 462, 43 (1999).
63. J. Yamaguchi, N. Nemoto, T. Sasaki, A. Tokumasu, Y. Mimori-Kiyosue, T. Yagi, and T. Funatsu, FEBS Lett. 502, 79 (2001).
64. D. Mendel, V. W. Cornish, and P. G. Schultz, Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 24, 435 (1995).
65. V. Cornish, K. M. Hahn, and P. G. Schultz, J. Am. Chem. Soc. 118, 8150 (1996).
66. V. W. Cornish, D. R. Benson, C. A. Altenbach, K. Hideg, W. L. Hubbell, and P. G. Schultz, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91, 2910 (1994).
67. L. Wang, A. Brock, and P. G. Schultz, J. Am. Chem. Soc. 124, 1836 (2002).
68. L. Wang, A. Brock, B. Herberich, and P. G. Schultz, Science 292, 498 (2001).
69. Y. Sako, S. Minoghchi, and T. Yanagida, Nat. Cell Biol. 2, 168 (2000).
70. T. Kues, R. Peters, and U. Kubitscheck, Biophys. J. 80, 2954 (2001).
71. T. A. Byassee, W. C. Chan, and S. Nie, Anal. Chem. 72, 5606 (2000).
72. G. J. Schutz, V. P. Pastushenko, H. J. Gruber, H.-G. Knaus, B. Pragl, and H. Schindler, Single Molecules 1, 25 (2000).
73. B. A. Griffin, S. R. Adams, and R. Y. Tsien, Science 281, 269 (1998).
74. K. Stroffekova, C. Proenza, and K. G. Beam, Pfluegers Arch. 442, 859 (2001).
75. J. Farinas and A. S. Verkman, J. Biol. Chem. 274, 7603 (1999).
76. R. Y. Tsien, Annu. Rev. Biochem. 67, 509 (1998).
77. R. Iino, I. Koyama, and A. Kusumi, Biophys. J. 80, 2667 (2001).
78. M. Bruchez, Jr., M. Moronne, P. Gin, S. Weiss, and A. P. Alivisatos, Science 281, 2013 (1998).
79. X. Michalet, F. Pinaud, T. D. Lacoste, M. Dahan, M. P. Bruchez, A. P. Alivisatos, and S. Weiss, Single Molecules 2, 261 (2001).
80. A. J. Chmura, M. S. Orton, and C. F. Meares, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 98, 8480 (2001).
81. A. N. Kapanidis, R. H. Ebright, and S. Weiss (unpublished).