Exploring the Electronic and Mechanical Properties of Protein Using Conducting Atomic Force Microscopy

Journal of the American Chemical Society

Volumn 126, Issue 17, 2004, Pages 5601-5609

  Zhao, Jianwei ^a   Davis, Jason J ^a   Sansom, Mark S P ^b   Hung, Andrew ^b  

^a UNIVERSITY OF OXFORD   (United Kingdom)

^b UNIVERSITY OF OXFORD   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHARACTER RECOGNITION; COMPUTER SIMULATION; ELECTRON TUNNELING; MACROMOLECULES; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR STRUCTURE;

ATOM PACKING DENSITY MODELS; BIOMACROMOLECULES; ELECTRON TRANSFER; ORGANIC SYSTEMS;

PROTEINS;

AZURIN; METALLOPROTEIN; PROTEIN;

ARTICLE; ATOMIC FORCE MICROSCOPY; COMPRESSION; CONDUCTING ATOMIC FORCE MICROSCOPY; ELECTRON TRANSPORT; MOLECULAR MECHANICS; PROTEIN DETERMINATION; PROTEIN SECONDARY STRUCTURE;

AZURIN; BIOMECHANICS; ELECTRIC CONDUCTIVITY; ELECTRONS; MICROSCOPY, ATOMIC FORCE; MODELS, MOLECULAR; PROTEIN STRUCTURE, SECONDARY; PSEUDOMONAS AERUGINOSA;

EID: 2342460218     PISSN: 00027863     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja039392a     Document Type: Article

References (67)

1. (a) Page, C. C.; Moser, C. C.; Chen, X.; Dutton, P. L. Nature 1999, 402, 47-52.
2. (b) Jeuken, L. J. C.; McEvoy, J. P.; Armstrong, F. A. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 2304-2313.
3. (c) Davis, J. Philos. Trans. Royal Soc. A 2003, in press.
4. (d) Rinaldi, R.; Biasco, A.; Maruccio, G.; Arima, V.; Visconti, P.; Cingolani, R.; Facci, P.; Rienzo, F. D.; Felice, R. D.; Molinari, E.; Verbeet, M. P.; Canters, G. W. Appl. Phys. Lett. 2003, 82, 472-474.
5. (a) Gray, H. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 3563-3568.
6. (b) Pascher, T.; Chesick, J. P.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Science 1996, 271, 1558-1560.
7. (a) Gaigalas, A. K.; Niaura, G. J. Colloid Interface. Sci. 1997, 193, 60-70.
8. (b) Chi, Q.; Zhang, J.; Andersen, J. E. T.; Ulstrup, J. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4669-4679.
9. (c) Zhang, J.; Chi, Q.; Kuznetsov, A. M.; Hansen, A. G.; Wackerbarth, H. ; Christensen, H. E. M.; Andersen, J. E. T.; Ulstrup, J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 1131-1152.
10. (d) Davis, J. J.; Hill, H. A. O.; Bond, A. M. Coord. Chem. Rev. 2000, 200-202, 411.
11. Zhao, J.; Davis, J. J. Nanotechnology 2003, 14, 1023-1028.
12. Wiesendanger, R. Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy; Cambridge University Press: Cambridge, 1994, chapter 1.
13. (a) Davis, J. J., Hill, H. A. O. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 2002, 5, 393-401.
14. (b) Friis, E. P.; Andersen, J. E. T.; Kharkats, Y. I.; Kuznetsov, A. M.; Nichols, R. J.; Zhang, J. D.; Ulstrup, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 1379-1384.
15. (c) Lee, I.; Lee, J. W.; Warmack, R. J.; Allison, D. P.; Greenbaum, E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 1965-1969.
16. (d) Khomutov, G. B.; Belovolova, L. V.; Gubin, S. P.; Khanin, V. V.; Obydenov, A. Y.; Sergeev-Cherenkov, A. N.; Soldatov, E. S.; Trifonov, A. S. Bioelectrochemistry 2002, 55, 177-181.
17. (a) Zhao, I.; Uosaki, K. Nanoletters 2002, 2, 137-140.
18. (b) Zhao, I.; Uosaki, K. Langmuir 2001, 17, 7784-7788.
19. (a) Cui, X. D.; Primak, A.; Zarate, X.; Tomfohr, J.; Sankey, O. F.; Moore, A. L.; Moore, T. A.; Gust, D.; Harris, G.; Lindsay, S. M. Science 2001, 294, 571-574.
20. (b) Ganesh, K.; Ramachandran, K.; Tomfohr, J. K.; Li, J.; Sankey, O. F.; Zarate, X.; Primak, A.; Terazono, Y.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Gust, D.; Nagahara, L. A.; Lindsay, S. M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 6162-6169.
21. (c) Leatherman, G.; Durantini, E. N.; Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L.; Stone, S.; Zhou, Z.; Rez, P.; Liu, Y. Z.; Lindsay, S. M. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 4006.
22. (a) Beebe, J. M.; Engelkes, V. B.; Miller, L. L.; Frisbie, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 11 268-11 269.
23. (b) Wold, D. J.; Frisbie, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2970-2971.
24. (c) Wold, D. J.; Frisbie, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5549-5556.
25. (d) Cui, X. D.; Zarate, X.; Tomfohr, J., Sankey, O. F.; Primak, A.; Moore, A. L.; Moore, T. A.; Gust, D.; Harris, G.; Lindsay, S. M. Nanotechnology 2002, 13, 5-11.
26. (a) Holmlin, R. E.; Ismagilov, R. F.; Haag, R.; Mujica, V.; Ratner, M. A.; Rampi, M. A.; Whitesides, G. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2001, 40, 2316-2320.
27. (b) York, R. L.; Slowinski, K. Journal of Electroanal. Chem. 2003, 550-551, 327-336.
28. (c) Moser, C. C.; Keske, J. M.; Warncke, K.; Farid, R. S.; Dutton, P. L. Nature 1992, 355, 796-802.
29. (d) Beratan, D. N.; Onuchic, J. N.; Winkler, J. R.; Gray, H. B. Science 1992, 258, 1740-1747.
30. (e) Li, T. T.; Weaver, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 6107-6108.
31. (f) Miller, C.; Cuendet, P.; Gratzel, M. J. Phys. Chem. 1991, 95, 877-881.
32. (g) Yu, H.; Shao, H.; Luo, Y.; Zhang, H.; Liu, Z. F. Langmuir 1997, 13, 5774-5778.
33. (h) Guo L. H.; Facci J. S.; G., M. J. Phys. Chem. 1995, 99, 8458-8462.
34. Simmons J. G. J. Appl. Phys. 1963, 34, 1793-1803.
35. (a) Holmlin, R. E.; Haag, R.; Chabinyc, M. L.; Ismagilov, R. F.; Cohen, A. E.; Terfort, A.; Rampi, M. A.; Whitesides, G. M. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 5075-5085.
36. (b) Mujica V., Ratner, M. A. Chem. Phys. 2001, 264, 365-370.
37. (c) Wang W.; Lee T.; Reed M. A. Physica E 2003, 19, 117-125.
38. Mujica, V.; Roitberg, A.; Ratner, M. A. J. Chem. Phys. 2000, 112, 6834-6839.
39. (a) Davis, J. J.; Bruce, D.; Canters, G. W.; Crozier, J.; Hill, H. A. O. Chem. Commun. 2003, 576-577.
40. (b) Webb, M. A.; Loppnow, G. R. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 2102-2108.
41. (c) Adman, E. T. Adv. Protein Chem. 1991, 42, 145-197.
42. Chi, Q.; Zhang, J. D.; Nielsen, J. U.; Friis, E. P.; Chorkendorff, I. B. ; G. W. Canters; Andersen, J. E. T.; Ulstrup, J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4047-4055.
43. (a) Spoel, D. v. d.; Buuren, A. R. v.; Apol, E.; Meulenhoff, P. J.; Tieleman, D. P.; Sijbers, A. L. T. M.; Hess, B.; Feenstra, K. A.; Lindahl, E.; Drunen, R. v.; Berendsen, H. J. C. Gromacs User Manual version 3.1; Nijenborgh 4, 9747 AG Groningen, The Netherlands. Internet: www.gromacs.org, 2002.
44. (b) Gunsteren, W. F. v.; Kruger, P.; Billeter, S. R.; Mark, A. E.; Eising, A. A.; Scott, W. R. P.; Huneberger, P. H.; Tironi, I. G. Biomolecular Simulation: The GROMOS96 Manual and User Guide; Biomos & Hochschulverlag AG an der ETH Zurich, Groningen & Zurich, 1996.
45. Hess, B.; Bekker, H.; Berendson, H. J. C.; Fraaije, J. G. E. M. J. Comput. Chem. 1997, 18, 1463-1472.
46. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; Gunsteren, W. F. v.; DiNola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684-3690.
47. Humphrey, W.; Dalke, A.; Schulten, K. J. Mol. Graphics 1996, 14, 33-38.
48. Cui, X. D.; Primak, A.; Zarate, X.; Tomfohr, J.; Sankey, O. F.; Moore, A. L.; Moore, T. A.; Gust, D.; Nagahara, L. A.; Lindsay, S. M. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 8609-8614.
49. Tian, W.; Datta, S.; Hong, S.; Reifenberger, R.; Henderson, J. L.; Kubiak, C. P. J. Chem. Phys. 1998, 109, 2874-2882.
50. Miller, C.; Gratzel, M. J. Phys. Chem. 1991, 95, 5225-5233.
51. Galperin, M.; Nitzan, A.; Sek, S.; Majda, M. J. Electroanal. Chem. 2003, 550-551, 337-350.
52. (a) Rosser, R. W.; Schrag, J. L.; Ferry, F. D.; Greaser, M. Macromolecules 1977, 10, 978-980.
53. (b) Tamura, Y.; Suzuki, N.; Mikashi, K. Biophys. J. 1993, 65, 1899-1905.
54. (a) Nelles, G.; Schönherr, H.; Jaschke, M.; Wolf, H.; Schaub, M.; Küther, J.; Tremel, W.; Bamberg, E.; Ringsdorf, H.; Butt, H. Langmuir 1998, 14, 808-815.
55. (b) Thomas, R. C.; Houston, J. E.; Michalske, T. A.; Crooks, R. M. Science 1993, 259, 1883-1885.
56. (c) Kiridena, W.; Jain, V.; Kuo, P.; Liu, G. Surf. Interface Anal. 1997, 25, 383-389.
57. Timoshenko, S. P.; Goodier, J. N. Theory of Elasticity; McGraw-Hill: New York, 1970.
58. Bao, G. J. Mech. Phys. Solids 2002, 50, 2237-2274.
59. Singh-Zocchi, M.; Hanne, J.; Zocchi, G. Biophys. J. 2002, 83, 2211-2218.
60. Karbsch, W.; Sander, C. Biopolymers 1983, 22, 2577-2637.
61. (a) Marchi, M.; Akasaka, K. J. Phys. Chem. 2001, 105, 711-714.
62. (b) Paci, E.; Marchi, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 11 609-11 614.
63. Lu, H.; Isralewitz, B.; Krammer, A.; Vogel, V.; Schulten, K. Biophysical J. 1998, 75, 662-671.
64. (a) Nar, H.; Messerschmidt, A.; Huber, R.; Kamp, M. v. d.; Canters, G. W. J. Mol. Biol. 1991, 221, 761-764.
65. (b) Berman, H. M.; Westbrook, J.; Feng, Z.; Gilliland, G.; Bhat, T. N.; Weissig, H.; Shindyalov, I. N.; Bourne, P. E. Nucleic Acids Res. 2000, 28, 235-242.
66. Arcangeli, C.; Cannistraro, S. Biophys. Chem. 2001, 92, 183-199.
67. Tobias, D. J.; Mar, W.; Blasie, J. K.; Klein, M. L. Biophys. J. 1996, 71, 2933-2941.