Force denaturation of proteins - An unfolding story

Current Nanoscience

Volumn 3, Issue 1, 2007, Pages 3-15

  Brockwell, David J ^a  

^a UNIVERSITY OF LEEDS   (United Kingdom)

Author keywords

Atomic force microscope (AFM); Cell adhesion proteins; Denaturation; Mechanical unfolding; Ubiquitin

Indexed keywords

ATOMIC FORCE MICROSCOPY; BIOMOLECULES; CELL ADHESION; COMPUTER SIMULATION; DENATURATION; MECHANICAL PROPERTIES; NANOSCIENCE;

MECHANICAL UNFOLDING; NANOSCALE;

PROTEINS;

ACCURACY; BIOMECHANICS; CALCULATION; CONCEPTUAL FRAMEWORK; FORCE; NANOTECHNOLOGY; PRIORITY JOURNAL; PROTEIN ANALYSIS; PROTEIN DENATURATION; PROTEIN FOLDING; PROTEIN FUNCTION; PROTEIN STRUCTURE; REVIEW; SIMULATION;

EID: 33847273015     PISSN: 15734137     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.2174/157341307779940634     Document Type: Review

References (82)

1. Janmey, P. A.; Weitz, D. A. Trends Biochem. Sci., 2004, 29, 364-370.
2. Perozo, E. Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 2006, 7, 109-119.
3. Leckband, D. Curr. Opin. Struct. Biol., 2004, 14, 524-530.
4. Hanson, P. I.; Whiteheart, S. W. Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 2005, 6, 519-529.
5. Bell, G. I. Science, 1978, 200, 618-627.
6. Brockwell, D. J.; Beddard, G. S.; Clarkson, J.; Zinober, R. C.; Blake, A. W.; Trinick, J.; Olmsted, P. D.; Smith, D. A.; Radford, S. E. Biophys. J., 2002, 83, 458-472.
7. Best, R. B.; Fowler, S. B.; Herrera, J. L. T.; Steward, A.; Paci, E.; Clarke, J. J. Mol. Biol., 2003, 330, 867-877.
8. Carrion-Vazquez, M.; Oberhauser, A. F.; Fisher, T. E.; Marszalek, P. E.; Li, H. B.; Fernandez, J. M. Prog. Biophys. Mol. Biol., 2000, 74, 63-91.
9. Lenne, P. F.; Raae, A. J.; Altmann, S. M.; Saraste, M.; Horber, J. K. H. FEBS Lett., 2000, 476, 124-128.
10. Law, R.; Carl, P.; Harper, S.; Dalhaimer, P.; Speicher, D. W.; Discher, D. E. Biophys. J, 2003, 84, 533-544.
11. Chyan, C. L.; Lin, F. C.; Peng, H.; Yuan, J. M.; Chang, C. H.; Lin, S. H.; Yang,.G. Biophys. J., 2004, 87, 3995-4006.
12. Alam, M. T.; Yamada, T.; Carlsson, U.; Ikai, A. FEBS Lett., 2002, 519, 35-40.
13. Hertadi, R.; Gruswitz, F.; Silver, L.; Koide, A.; Koide, S.; Arakawa, H.; Ikai, A. J. Mol. Biol., 2003, 333, 993-1002.
14. Mitsui, K.; Hara, M.; Ikai, A. FEBS Lett., 1996, 385, 29-33.
15. Oberhauser, A. F.; Hansma, P. K.; Carrion-Vazquez, M.; Fernandez, J. M. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2001, 98, 468-472.
16. Schlierf, M.; Li, H. B.; Fernandez, J. M. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2004, 101, 7299-7304.
17. Fernandez, J. M.; Li, H. B. Science, 2004, 303, 1674-1678.
18. Rief, M.; Fernandez, J. M.; Gaub, H. E. Phys. Rev. Lett., 1998, 81, 4764-4767.
19. Zinober, R. C.; Brockwell, D. J.; Beddard, G. S.; Blake, A. W.; Olmsted, P. D.; Radford, S. E.; Smith, D. A. Protein Sci., 2002, 11, 2759-2765.
20. Makarov, D. E.; Hansma, P. K.; Metiu, H. J. Chem. Phys., 2001, 114, 9663-9673.
21. Li, H. B.; Oberhauser, A. F.; Redick, S. D.; Carrion-Vazquez, M.; Erickson, H. P.; Fernandez, J. M. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2001, 98, 10682-10686.
22. Bertoncini, P.; Schoenauer, R.; Agarkova, I.; Hegner, M.; Perriard, J. C.; Guntherodt, H. J. J. Mol. Biol., 2005, 348, 1127-1137.
23. Schoenauer, R.; Bertoncini, P.; Machaidze, G.; Aebi, U.; Perriard, J. C.; Hegner, M.; Agarkova, I. J. Mol. Biol., 2005, 349, 367-379.
24. Labeit, S.; Kolmerer, B. Science, 1995, 270, 293-296.
25. Rounsevell, R.; Forman, J. R.; Clarke, J. Methods, 2004, 34, 100-111.
26. Merkel, R.; Nassoy, P.; Leung, A.; Ritchie, K.; Evans, E. Nature, 1999, 397, 50-53.
27. Patel, A. B.; Allen, S.; Davies, M. C.; Roberts, C. J.; Tendler, S. J. B.; Williams, P. M. J. Am. Chem. Soc., 2004, 126, 1318-1319.
28. Williams, P. M.; Fowler, S. B.; Best, R. B.; Toca-Herrera, J. L.; Scott, K. A.; Steward, A.; Clarke, J. Nature, 2003, 422, 446-449.
29. Li, H. B.; Carrion-Vazquez, M.; Oberhauser, A. F.; Marszalek, P. E.; Fernandez, J. M. Nat. Struct. Biol., 2000, 7, 1117-1120.
30. Abu-Lail, N. I.; Ohashi, T.; Clark, R. L.; Erickson, H. P.; Zauscher, S. Matrix Biol., 2006, 25, 175-184.
31. Marko, J. F.; Siggia, E. D. Macromolecules, 1995, 28, 8759-8770.
32. Bustamante, C.; Marko, J. F.; Siggia, E. D.; Smith, S. Science, 1994, 265, 1599-1600.
33. Dietz, H.; Rief, M. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2006, 103, 1244-1247.
34. Dietz, H.; Rief, M. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2004, 101, 16192-16197.
35. Dugdale, T. M.; Dagastine, R.; Chiovitti, A.; Mulvaney, P.; Wetherbee, R. Biophys. J., 2005, 89, 4252-4260.
36. Lee, G.; Abdi, K.; Jiang, Y.; Michaely, P.; Bennett, V.; Marszalek, P. E. Nature, 2006, 440, 246-249.
37. Forman, J. R.; Qamar, S.; Paci, E.; Sandford, R. N.; Clarke, J. J. Mol. Biol., 2005, 349, 861-871.
38. Brzeska, H.; Venyaminov, S. V.; Grabarek, Z.; Drabikowski, W. FEBS Lett., 1983, 153, 169-173.
39. Schwaiger, I.; Sattler, C.; Hostetter, D. R.; Rief, M. Nat. Mater., 2002, 1, 232-235.
40. Li, L. W.; Wetzel, S.; Pluckthun, A.; Fernandez, J. M. Biophys. J., 2006, 90, L30-L32.
41. Junker, J. P.; Hell, K.; Schlierf, M.; Neupert W.; Rief, M. Biophys. J., 2005, 89, L46-L48.
42. Ainavarapu, S. R. K.; Li, L. Y.; Badilla, C. L.; Fernandez, J. M. Biophys. J., 2005, 89, 3337-3344.
43. Ng, S. P.; Rounsevell, R. W. S.; Steward, A.; Geierhaas, C. D.; Williams, P. M.; Paci, E.; Clarke, J. J. Mol. Biol., 2005, 350, 776-789.
44. Carl, P.; Kwok, C. H.; Manderson, G.; Speicher, D. W.; Discher, D. E. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2001, 98, 1565-1570.
45. Oberhauser, A. F.; Badilla-Fernandez, C.; Carrion-Vazquez, M.; Fernandez, J. M. J. Mol. Biol., 2002, 319, 433-447.
46. Oberdorfer, Y.; Fuchs, H.; Janshoff, A. Langmuir, 2000, 16, 9955-9958.
47. Furuike, S.; Ito, T.; Yamazaki, M. FEBS Lett., 2001, 498, 72-75.
48. Schwaiger, I.; Kardinal, A.; Schleicher, M.; Noegel, A. A.; Rief, M. Nat. Struct. Mol. Biol., 2004, 11, 81-85.
49. Altmann, S. M.; Grunberg, R. G.; Lenne, P. F.; Ylanne, J.; Raae, A.; Herbert, K.; Saraste, M.; Nilges, M.; Horber, J. K. H. Structure, 2002, 10, 1085-1096.
50. Rief, M.; Pascual, J.; Saraste, M.; Gaub, H. E. J. Mol. Biol., 1999, 286, 553-561.
51. Oberhauser, A. F.; Marszalek, P. E.; Erickson, H. P.; Fernandez, J. M. Nature, 1998, 393, 181-185.
52. Li, H. B.; Linke, W. A.; Oberhauser, A. F.; Carrion-Vazquez, M.; Kerkviliet, J. G.; Lu, H.; Marszalek, P. E.; Fernandez, J. M. Nature, 2002, 418, 998-1002.
53. Wilcox, A. J.; Choy, J.; Bustamante, C.; Matouschek, A. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2005, 102, 15435-15440.
54. Isralewitz, B.; Gao, M.; Schulten, K. Curr. Opin. Struct. Biol., 2001, 11, 224-230.
55. Lu, H.; Schulten, K. Proteins: Struct. Funct. Genet., 1999, 35, 453-463.
56. Bhasin, N.; Law, R.; Liao, G.; Safer, D.; Ellmer, J.; Discher, B. M.; Sweeney, H. L.; Discher, D. E. J. Mol. Biol., 2005, 352, 795-806.
57. Law, R.; Liao, G.; Harper, S.; Yang, G. L.; Speicher, D. W.; Discher, D. E. Biophys. J., 2003, 85, 3286-3293.
58. Ortiz, V.; Nielsen, S. O.; Klein, M. L.; Discher, D. E. J. Mol. Biol., 2005, 349, 638-647.
59. Carrion-Vazquez, M.; Oberhauser, A. F.; Fowler, S. B.; Marszalek, P. E.; Broedel, S. E.; Clarke, J.; Fernandez, J. M. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999, 96, 3694-3699.
60. Williams, P. M.; Evans, E. In Les Houches-Ecole d'Ete de Physique Theorique, Flyvbjerg, H.; Julicher, F.; Ormos, P.; David, F.; Eds., Springer-Verlag GmbH, Heidelberg, 2002, Vol. 75.
61. Rohs, R.; Etchebest, C.; Lavery, R. Biophys. J, 1999, 76, 2760-2768.
62. Cecconi, R.; Shank, E.; Bustamante, C.; Marqusee, S. Science, 2005, 309, 2057-2060.
63. Brockwell, D. J.; Paci, E.; Zinober, R. C.; Beddard, G. S.; Olmsted, P. D.; Smith, D. A.; Perham, R. N.; Radford, S. E. Nat. Struct. Biol., 2003, 10, 731-737.
64. Carrion-Vazquez, M.; Li, H. B.; Lu, H.; Marszalek, P. E.; Oberhauser, A. F.; Fernandez, J. M. Nat. Struct. Biol., 2003, 10, 738-743.
65. West, D. K.; Brockwell, D. J.; Olmsted, P. D.; Radford, S. E.; Paci, E. Biophys. J., 2006, 90, 287-297.
66. Toofanny, R. D.; Williams, P. M. J. Mol. Graph. Model., 2005, 24, 396-403.
67. Brockwell, D. J.; Beddard, G. S.; Paci, E.; West, D. K.; Olmsted, P. D.; Smith, D. A.; Radford, S. E. Biophys. J., 2005, 89, 506-519.
68. Cao, Y.; Lam, C.; Wang, M. J.; Li, H. B. Angew. Chem. Int. Edit., 2006, 45, 642-645.
69. Li, L.; Huang, H. H.; Badilla, C. L.; Fernandez, J. M. J. Mol. Biol., 2005, 345, 817-26.
70. Fowler, S. B.; Best, R. B.; Herrera, J. L. T.; Rutherford, T. J.; Steward, A.; Paci, E.; Karplus, M.; Clarke, J. J. Mol. Biol., 2002, 322, 841-849.
71. Schlierf, M.; Rief, M. J. Mol. Biol., 2005, 354, 497-503.
72. Janovjak, H.; Muller, D. J.; Humphris, A. D. L. Biophys. J., 2005, 88, 1423-1431.
73. Okajima, T.; Arakawa, H.; Alam, M. T.; Sekiguchi, H.; Ikai, A. Biophys. Chem., 2004, 107, 51-61.
74. Best, R. B.; Li, B.; Steward, A.; Daggett, V.; Clarke, J. Biophys. J., 2001, 81, 2344-2356.
75. Li, H. B.; Fernandez, J. M. J. Mol. Biol., 2003, 334, 75-86.
76. Friel, C. T.; Capaldi, A. P.; Radford, S. E. J. Mol. Biol., 2003, 326, 293-305.
77. Scott, K. A.; Clarke, J. Protein Sci., 2005, 14, 1617-1629.
78. Hamill, S. J.; Meekhof, A. E.; Clarke, J. Biochemistry, 1998, 37, 8071-8079.
79. Maxwell, K. L.; Wildes, D.; Zarrine-Afsar, A.; De Los Rios, M. A.; Brown, A. G.; Friel, C. T.; Hedberg, L.; Horng, J. C.; Bona, D.; Miller, E. J.; Vallee-Belisle, A.; Main, E. R.; Bemporad, F.; Qiu, L.; Teilum, K.; Vu, N. D.; Edwards, A. M.; Ruczinski, I.; Poulsen, F. M.; Kragelund, B. B.; Michnick, S. W.; Chiti, F.; Bai, Y.; Hagen, S. J.; Serrano, L.; Oliveberg, M.; Raleigh, D. P.; Wittung-Stafshede, P.; Radford, S. E.; Jackson, S. E.; Sosnick, T. R.; Marqusee, S.; Davidson, A. R.; Plaxco, K. W. Protein Sci., 2005, 14, 602-616.
80. Murzin, A. G.; Brenner, S. E.; Hubbard, T.; Chothia, C. J. Mol. Biol., 1995, 247, 536-540.
81. Best, R. B.; Clarke, J. Chem. Commun., 2002, 183-192.
82. Pettersen, E. F.; Goddard, T. D.; Huang, C. C.; Couch, G. S.; Greenblatt, D. M.; Meng, E. C.; Ferrin, T. E. J. Comput. Chem., 2004, 25, 1605-1612.