Single molecule studies of enzyme mechanisms

Chemical Reviews

Volumn 106, Issue 8, 2006, Pages 3080-3094

  Smiley, R Derike ^a   Hammes, Gordon G ^a  

^a DUKE UNIVERSITY MEDICAL CENTER   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BACTERIOPHAGES; CHEMICAL REACTIONS; FLUORESCENCE; NUCLEIC ACIDS; OPTICAL MICROSCOPY; PROTEINS;

CONFORMATIONAL HETEROGENEITY; DIHYDROFOLATE REDUCTASE; FLAVIN ENZYMES; STAPHYLOCOCCAL NUCLEASE;

ENZYMES;

ENZYME;

CATALYSIS; CHEMISTRY; KINETICS; PROTEIN CONFORMATION; REVIEW; TIME;

CATALYSIS; ENZYMES; KINETICS; PROTEIN CONFORMATION; TIME FACTORS;

EID: 33748614065     PISSN: 00092665     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cr0502955     Document Type: Review

References (67)

1. Special Issue on Single-Molecule Spectroscopy. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 503-610.
2. Weiss, S. Science 1999, 283, 1676.
3. Li, H.; Ying, L.; Ren, X.; Balasubramanian, S.; Klenerman, D. Biochem. Soc. Trans. 2004, 32, 753.
4. Xie, X. S.; Lu, H. P. J. Biol. Sci. 1999, 274, 15967.
5. Ha, T. Curr. Opin. Struct. Biol. 2001, 11, 287.
6. Greulich, K. O. ChemPhysChem 2005, 6, 2458.
7. Brockelmann, U. Curr. Opin. Struct. Biol. 2004, 14, 368.
8. Pierce, D. W.; Vale, R. D. Methods Cell Biol. 1999, 58, 49.
9. Bai, L.; Santangelo, T. J.; Wang, M. D. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2006, 35, 343.
10. Ha, T. Biochemistry 2004, 43, 4055.
11. Coppin, C.; Finer, J.; Spudich, J. S.; Vale, R. Biophys. J. 1995, 68, 242S.
12. Peterman, E. J. G.; Sosa, H.; Moerner, W. E. Annu. Rev. Phys. Chem. 2004, 55, 79.
13. Capitanio, M.; Vanzi, F.; Broggio, C.; Cicchi, R.; Normanno, D.; Romano, G.; Sacconi, L.; Pavone, F. S. Microsc. Res. Technol. 2005, 65, 194.
14. Yildiz, A.; Selvin, P. R. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 574.
15. Finer, J. T.; Simmons, R. M.; Spudich, J. A. Nature 1994, 368, 113.
16. Ishijima, A.; Harada, Y.; Kojima, H.; Funatsu, T.; Higuchi, H.; Yanagida, T. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1994, 199, 1057.
17. Kinosita, K., Jr.; Adachi, K.; Itoh, H. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2004, 33, 245.
18. Zhuang, X. W.; Bartley, L. E.; Babcock, H. P.; Russel, R.; Ha, T.; Herschlag, D.; Chu, S. Science 2000, 288, 2048.
19. Tan, E.; Wilson, T. J.; Nahas, M. K.; Clegg, R. M.; Lilley, D. M.; Ha, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 9308.
20. Zhuang, X.; Kim, H.; Pereira, M. J.; Babcock, H. P.; Walter, N. G.; Chu, S. Science 2002, 296, 1473.
21. Bokinsky, G.; Zhuang, X. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 566.
22. Blanchard, S. C.; Kim, H. D.; Gonzalez, R. L., Jr.; Puglisi, J. D.; Chu, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004 101, 12893.
23. Axelrod, D. Methods Cell Biol. 1989, 30, 245.
24. Magde, D.; Elson, E.; Webb, W. W. Phys. Rev. Lett. 1972, 29, 705.
25. Lu, H. P.; Xun, L.; Xie, X. S. Science 1998, 282, 1877.
26. Rajagopalan, P. T. R.; Zhang, Z.; McCourt, L.; Dwyer, M.; Benkovic, S. J.; Hammes, G. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 13481.
27. Ha, T. Methods 2001, 25, 78.
28. van Oijen, A. M.; Blainey, P. C.; Crampton, D. J.; Richardson, C. C.; Ellenberger, T.; Xie, X. S. Science 2003, 301, 1235.
29. Neuman, K. C.; Abbondanzieri, E. A.; Landick, R.; Gelles, J.; Block, S. M. Cell 2003, 115, 437.
30. Shaevitz, J. W.; Abbondanzieri, E. A.; Landick, R.; Block, S. M. Nature 2003, 426, 684.
31. Ha, T.; Ting, A. Y.; Liang, J.; Caldwell, W. B.; Deniz, A. A.; Chemla, D. S.; Schultz, P. G.; Weiss, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 893.
32. Funatsu, T.; Harada, Y.; Tokunaga, M.; Salto, K.; Yanagida, T. Nature 1995, 374, 555.
33. Schenter, G. K.; Lu, H. P.; Xie, X. S. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 10477.
34. Xie, S. Single Mol. 2001, 4, 229.
35. Kou, S. C.; Cherayil, B. J.; Min, W.; English, B. P.; Xie, X. S J. Phys. Chem. B 2005, 109, 19068.
36. Russel, R. University of Texas, Austin, personal communication.
37. Yang, H.; Luo, G.; Karnchanaphanurach, P.; Louie, T.; Rech, I.; Cova, S.; Xun, L.; Xie, X. S. Science 2003, 302, 262.
38. Shi, J.; Palfey, B. A.; Dertouzos, J.; Jensen, K. F.; Gafni, A.; Steel, D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 6914.
39. Brendor, J. R.; Dertouzos, J.; Ballou, D. P.; Massey, V.; Palfey, B. A.; Entsch, B.; Steel, D. G.; Gafni, A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 18178.
40. Zhang, Z.; Rajagopalan, P. T. R.; Selzer, T.; Benkovic, S. J.; Hammes, G. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 2764.
41. Antikainen, N. M.; Smiley, R. D.; Benkovic, S. J.; Hammes, G. G. Biochemistry 2005, 44, 16835.
42. Agarwal, P. K.; Billeter, S. R.; Rajagopalan, P. T. R.; Benkovic, S. J.; Hammes-Schiffer, S. Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 2794.
43. Chen, Y.; Hu, D.; Vorpagel, E. R.; Lu, H. P. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 7947.
44. Flomenbom, O.; Velonia, K.; Loos, D.; Masuo, S.; Cotlet, M.; Engelborghs, Y.; Hofkens, J.; Rowan, A. E.; Nolte, R. J. M.; Van der Auweraer, M,; de Schryver, F. C.; Klafter, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 2368.
45. Edman, L.; Foldes-Papp, Z.; Wennmalm, S.; Rigler, R. Chem. Phys. 1999, 247, 11.
46. Alberts, B. M. Philos. Trans. R. Soc. London, Ser. B 1987, 317, 395.
47. Nossal, N. G. Molecular Biology of Bacteriophage; ASM Press: Washington, DC, 2001; p 43.
48. Benkovic, S. J.; Valentine, A. M.; Salinas, F. Annu. Rev. Biochem. 2001, 70, 181.
49. Zhang, Z.; Spiering, M. M.; Trakselis, M. A.; Ishmael, F. T.; Xi, J.; Benkovic, S. J.; Hammes, G. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 3254.
50. Mueser, T. C.; Jones, C. E.; Nossal; N. G., Hyde, C. C. J. Mol. Biol. 2000, 296, 597.
51. Shamoo, Y.; Friedman, A. M.; Parsons, M. R.; Konigsberg, W. H.; Steitz, T. A. Nature 1995, 376, 362.
52. Ishmael, F. T.; Alley, S. C.; Benkovic, S. J. J. Biol. Chem. 2001, 276, 25236.
53. Xi, J.; Zhuang, Z.; Zhang, Z.; Selzer, T.; Spiering, M. M.; Hammes, G. G.; Benkovic, S. J. Biochemistry 2005, 44, 2305.
54. Xi, J.; Zhang, Z.; Zhuang, Z.; Yang, J.; Spiering, M. M.; Hammes, G. G.; Benkovic, S. J. Biochemistry 2005, 44, 7747.
55. Dudas, K. C.; Kreuzer, K. J. Biol. Chem. 2005, 280, 21561.
56. Bianco, P. R.; Brewer, L. R.; Corzette, M.; Balhorn, R.; Yeh, Y.; Kowalczykowski, S. C.; Baskin, R. J. Nature 2001, 409, 374.
57. Dohoney, K. M.; Gelles, J. Nature 2001, 409, 370.
58. Perkins, T. T.; Li, H.-W.; Dalal, R. V.; Gelles; Block, S. M. Biophys. J. 2004, 86, 1640.
59. Ha, T.; Rasnik, I.; Cheng, W.; Babcock, H. P.; Gauss, G. H.; Lohman, T. M.; Chu, S. Nature 2002, 419, 638.
60. Dessinges, M. N.; Lionnet, T.; Xi, X. G.; Bensimon, D.; Croquette, V. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 6439.
61. Matsuura, S.; Komatsu, J.; Hirano, K.; Yasuda, H.; Takashima, K.; Katsura, S.; Mizuno, A. Nucleic Acids Res. 2001, 29, 79.
62. Perkins, T. T.; Dalai, R. V.; Mitsis, P. G.; Block, S. M. Science 2003, 301, 1914.
63. Davenport, R. J.; Wuite, G. J. L.; Landick, R.; Bustamante, C. Science 2000, 287, 249.
64. Forde, N. R.; Izhaky, D.; Woodcock, G. R.; Wuite, G. J. L.; Bustamante, C. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002 99, 11682.
65. Adelman, K.; La Porta, A.; Santangelo, T. J.; Lis, J. T.; Roberts, J. W.; Wang, M. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002 99, 13538.
66. Abbondanzieri, E. A.; Greenleaf, W. J.; Shaevitz, J. W.; Landick, R.; Block, S. M. Nature 2005 438, 460.
67. Rothwell, P. J.; Berger, S.; Kensch, O.; Felekyan, S.; Antonik, M.; Wohrl, B. M.; Restle, T.; Goody, R. S.; Seidel, C. A. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 1655.