Fluorescence correlation spectroscopy for probing the kinetics and mechanisms of DNA hairpin formation

Biopolymers

Volumn 89, Issue 1, 2008, Pages 1-16

  Van Orden, Alan ^a   Jung, Jaemyeong ^a,b  

^a Department of Environmental and Radiological Health Sciences   (United States)

^b UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

Author keywords

Autocorrelation; Cross correlation; DNA hairpin

Indexed keywords

CORRELATION METHODS; FLUORESCENCE SPECTROSCOPY; REACTION KINETICS; RNA;

FLUORESCENCE CORRELATION SPECTROSCOPY; OPTICAL TRAPPING;

DNA;

DNA; RNA;

DNA PROBE; DNA SEQUENCE; DNA STRAND; FLOW RATE; FLUORESCENCE CORRELATION SPECTROSCOPY; FLUORESCENCE RESONANCE ENERGY TRANSFER; FLUORESCENCE SPECTROSCOPY; HISTOGRAM; OPTICAL TWEEZERS; REACTION ANALYSIS; REVIEW; RNA SEQUENCE; THEORETICAL STUDY; CHEMISTRY; CONFORMATION; KINETICS; METHODOLOGY; SPECTROFLUOROMETRY; TIME;

DNA; KINETICS; NUCLEIC ACID CONFORMATION; RNA; SPECTROMETRY, FLUORESCENCE; TIME FACTORS;

EID: 38049160345     PISSN: 00063525     EISSN: 10970282     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/bip.20826     Document Type: Review

References (105)

1. Pörschke, D. Biophys Chem 1974, 1, 381-386.
2. Pörschke, D. Mol Biol Biochem Biophys 1977, 24, 191-218.
3. Hilbers, C. W.; Haasnoot, C. A.; de Bruin, S. H.; Joordens, J. J.; van der Marel, G. A.; van Boom, J. H. Biochimie 1985, 67, 685-696.
4. Varani, G. Annu Rev Biophys Biomol Struct 1995, 24, 379-404.
5. Bonnet, G.; Krichevsky, O.; Libchaber, A. Proc Natl Acad Sci USA 1998, 95, 8602-8606.
6. Goddard, N. L.; Bonnet, G.; Krichevsky, O.; Libchaber, A. Phys Rev Lett 2000, 85, 2400-2403.
7. Menger, M.; Eckstein, F.; Pörschke, D. Biochem 2000, 39, 4500-4507.
8. Wallace, M. I.; Ying, L.; Balasubramanian, S.; Klenerman, D. J Phys Chem B 2000, 104, 11551-11555.
9. Ying, L.; Wallace, M. I.; Klenerman, D. Chem Phys Lett 2001, 334, 145-150.
10. Wallace, M. I.; Ying, L. M.; Balasubramanian, S.; Klenerman, D. Proc Natl Acad Sci USA 2001, 98, 5584-5589.
11. Ansari, A.; Kuznetosov, S. V.; Shen, Y. Proc Natl Acad Sci USA 2001, 98, 7771-7776.
12. Shen, Y.; Kuznetsov, S. V.; Ansari, A. J Phys Chem B 2001, 105, 12202-12211.
13. Kuznetsov, S. V.; Shen, Y.; Benight, A. S.; Ansari, A. Biophys J 2001, 81, 2864-2875.
14. Grunwell, J. R.; Glass, J. L.; Lacoste, T. D.; Deniz, A. A.; Chemla, D. S.; Schultz, P. G. J Am Chem Soc 2001, 123, 4295-4303.
15. Zhang, W.; Chen, S.-J. Proc Natl Acad Sci USA 2002, 99, 1931-1936.
16. Sheng, Y.-J.; Lin, H.-J.; Chen, J. Z. Y.; Tsau, H.-K. J Chem Phys 2003, 118, 8513-8520.
17. Sorin, E. J.; Rhee, Y. M.; Nakatani, B. J.; Pande, V. S. Biophys J 2003, 85, 790-803.
18. Li, H.; Ren, H.; Ying, L.; Balasubramanian, S.; Klenerman, D. Proc Natl Acad Sci USA 2004, 101, 14425-14430.
19. Proctor, D. J.; Ma, H.; Kierzek, E.; Kierzek, R.; Gruebele, M.; Bevilacqua, P. C. Biochem 2004, 43, 14004-14014.
20. Sorin, E. J.; Rhee, Y. M.; Pande, V. S. Biophys J 2005, 88, 2516-2524.
21. Ansari, A.; Kuznetosov, S. V. J Phys Chem B 2005, 109, 12982-12989.
22. Jung, J.; Van Orden, A. J Phys Chem B 2005, 109, 3648-3657.
23. Jung, J.; Van Orden, A. J Am Chem Soc 2006, 128, 1240-1249.
24. Kopeikin, Z.; Chen, S. J. J Chem Phys 2006, 124, 154903.
25. Zhang, W. B.; Chen, S. J. Biophys J 2006, 90, 765-777.
26. Zhang, W. B.; Chen, S. J. Biophys J 2006, 90, 778-787.
27. Ma, H.; Proctor, D. J.; Kierzek, E.; Bevilacqua, P. C.; Gruebele, M. J Am Chem Soc 2006, 128, 1523-1530.
28. Kim, J.; Doose, S.; Sauer, M. Nucleic Acids Res 2006, 34, 2516-2527.
29. Woodside, M. T.; Anthony, P. C.; Behnke-Parks, W. M.; Larizadeh, K.; Herschlag, D.; Block, S. M. Science 2006, 314, 1001-1004.
30. Woodside, M. T.; Behnke-Parks, W. M.; Larizadeh, K.; Travers, K.; Herschlag, D.; Block, S. M. Proc Natl Acad Sci USA 2006, 103, 6190-6195.
31. Nir, E.; Michalet, X.; Hamadani, K. M.; Laurence, T. A.; Neuhauser, D.; Kovchegov, Y.; Weiss, S. J Phys Chem B 2006, 110, 22103-22124.
32. Ma, H.; Wan, C.; Wu, A.; Zewail, A. H. Proc Natl Acad Sci USA 2007, 104, 712-716.
33. Wang, D.; Meier, T. I.; Chan, C. L.; Feng, G.; Lee, D. L.; Landick, R. Cell 1995, 81, 341-350.
34. Glucksmann-Kuis, M. A.; Dai, X.; Markiewicz, P.; Rothman-Denes, L. B. Cell 1996, 147-154.
35. Brion, P.; Westhof, E. Annu Rev Biophys Biomol Struct 1997, 26, 113-137.
36. Gellert, M. Annu Rev Biochem 2002, 71, 101-132.
37. Yu, Y. J.; DeRuiter, S. L.; Turner, D. L. Proc Natl Acad Sci USA 2002, 99, 6047-6052.
38. Tyagi, S.; Kramer, F. R. Nat Biotechnol 1996, 14, 303-308.
39. Tan, W. H.; Wang, K. M.; Drake, T. J. Curr Opin Chem Biol 2004, 8, 547-553.
40. Liphardt, J.; Onoa, B.; Smith, S. B.; Tinoco, I.; Bustamante, C. Science 2001, 292, 733-737.
41. Li, P. T. X.; Collin, D.; Smith, S. B.; Bustamante, C.; Tinoco, I. Biophys J 2006, 90, 250-260.
42. Magde, D.; Webb, W. W.; Elson, E. L. Phys Rev Lett 1972, 29, 705.
43. Elson, E. L.; Magde, D. Biopolymers 1974, 13, 1-27.
44. Magde, D.; Elson, E. L.; Webb, W. W. Biopolymers 1974, 13, 29-61.
45. Magde, D.; Webb, W. W.; Elson, E. L. Biopolymers 1978, 17, 361-376.
46. Rigler, R.; Mets, U.; Widengren, J.; Kask, P. Eur Biophys J Biophys Lett 1993, 22, 169-175.
47. Rigler, R.; Widengren, J.; Mets, U. In Fluorescence Spectroscopy; Wolfbeis, O. S., Ed.; Springer: Berlin, 1993.
48. Eigen, M.; Rigler, R. Proc Natl Acad Sci USA 1994, 91, 5740-5747.
49. Rigler, R.; Mets, Ü. J Fluoresc 1994, 4, 259-264.
50. Rigler, R. J Biotechnol 1995, 41, 177-186.
51. Widengren, J.; Rigler, R. Cell Mol Biol 1998, 44, 857-879.
52. Rigler, R.; Elson, E. S.; Eds. Fluorescence Correlation Spectroscopy: Theory and Applications; Springer-Verlag: Berlin, 2001.
53. Thompson, N. L.; Lieto, A. M.; Allen, N. W. Curr Opin Struct Biol 2002, 12, 634-641.
54. Widengren, J.; Mets, Ü. In Single Molecule Detection in Solution: Methods and Applications; Zander, C.; Enderlein, J.; Keller, R. A., Eds.; Wiley-VCH: Berlin, 2002; pp 69-120.
55. Haustein, E.; Schwille, P. Methods 2003, 29, 153-166.
56. Van Orden, A.; Fogarty, K.; Jung, J. Appl Spectrosc 2004, 58, 122A-137A.
57. Shera, E. B.; Seitzinger, N. K.; Davis, L. M.; Keller, R. A.; Soper, S. A. Chem Phys Lett 1990, 174, 553-557.
58. Nie, S. M.; Chiu, D. T.; Zare, R. N. Science 1994, 266, 1018-1021.
59. Ambrose, W. P.; Goodwin, P. M.; Jett, J. H.; Van Orden, A.; Werner, J. H.; Keller, R. A. Chem Rev 1999, 99, 2929-2956.
60. Schwille, P.; MeyerAlmes, F. J.; Rigler, R. Biophys J 1997, 72, 1878-1886.
61. Kettling, U.; Koltermann, A.; Schwille, P.; Eigen, M. Proc Natl Acad Sci USA 1998, 95, 1416-1420.
62. Koltermann, A.; Kettling, U.; Bieschke, J.; Winkler, T.; Eigen, M. Proc Natl Acad Sci USA 1998, 95, 1421-1426.
63. Winkler, T.; Kettling, U.; Koltermann, A.; Eigen, M. Proc Natl Acad Sci USA 1999, 96, 1375-1378.
64. Koltermann, A.; Kettling, U.; Stephan, J.; Winkler, T.; Eigen, M. In Fluorescence Correlation Spectroscopy: Theory and Applications; Rigler, R.; Elson, E. S., Eds.; Springer-Verlag: Berlin, 2001; pp 187-203.
65. Kim, S. A.; Heinze, K. G.; Waxham, M. N.; Schwille, P. Proc Natl Acad Sci USA 2004, 101, 105-110.
66. Brinkmeier, M.; Dorre, K.; Stephan, J.; Eigen, M. Anal Chem 1999, 71, 609-616.
67. LeCaptain, D. J.; Van Orden, A. Anal Chem 2002, 74, 1171-1176.
68. Dittrich, P. S.; Schwille, P. Anal Chem 2002, 74, 4472-4479.
69. Fogarty, K.; Van Orden, A. Anal Chem 2003, 75, 6634-6641.
70. Bayer, J.; Rädler, J. O. Electrophoresis 2006, 27, 3952-3963.
71. Brister, P. C.; Weston, K. D. Analyst 2006, 131, 303-310.
72. Dertinger, T.; Pacheco, V.; von der Hocht, I.; Hartmann, R.; Gregor, I.; Enderlein, J. ChemPhysChem 2007, 8, 433-443.
73. Chen, Y.; Muller, J. D.; Berland, K. M.; Gratton, E. Methods 1999, 19, 234-252.
74. Chen, Y.; Muller, J. D.; So, P.; Gratton, E. Biophys J 1999, 77, 553-567.
75. Chen, Y.; Muller, J. D.; Tetin, S. Y.; Tyner, J. D.; Gratton, E. Biophys J 2000, 79, 1074-1084.
76. Chen, Y.; Mueller, J. D.; Ruan, Q.; Gratton, E. Biophys J 2002, 82, 133-144.
77. Chen, Y.; Wei, L.; Mueller, J. D. Proc Natl Acad Sci USA 2003, 100, 15492-15497.
78. Perroud, T. D.; Huang, B.; Wallace, M. I.; Zare, R. N. ChemPhysChem 2003, 4, 1121-1123.
79. Perroud, T. D.; Bokoch, M. P.; Zare, R. N. Proc Natl Acad Sci USA 2005, 102, 17570-17575.
80. Perroud, T. D.; Huang, B.; Zare, R. N. ChemPhysChem 2005, 6, 905-912.
81. Chen, Y.; Muller, J. D. Proc Natl Acad Sci USA 2007, 104, 3147-3152.
82. Kask, P.; Palo, K.; Ullmann, D.; Gall, K. Proc Natl Acad Sci USA 1999, 96, 13756-13761.
83. Kask, P.; Palo, K.; Fay, N.; Brand, L.; Mets, U.; Ullmann, D.; Jungmann, J.; Pschorr, J.; Gall, K. Biophys J 2000, 78, 1703-1713.
84. Palo, K.; Mets, U.; Jager, S.; Kask, P.; Gall, K. Biophys J 2000, 79, 2858-2866.
85. Palo, K.; Brand, L.; Eggeling, C.; Jager, S.; Kask, P.; Gall, K. Biophys J 2002, 83, 605-618.
86. Vukojevic, V.; Pramanik, A.; Yakovleva, T.; Rigler, R.; Tereniusm, L.; Bakalkin, G. Cell Mol Life Sci 2005, 62, 535-550.
87. Chattopadhyay, K.; Saffarian, S.; Elson, E. L.; Frieden, C. Proc Natl Acad Sci USA 2002, 99, 14171-14176.
88. Margittai, M.; Widerngren, J.; Schweinberger, E.; Shroder, G. F.; Felekyan, S.; Haustein, E.; Konig, M.; Fasshauer, D.; Grubmuller, H.; Jahn, R.; Seidel, C. A. Proc Natl Acad Sci USA 2003, 100, 15516-15521.
89. Neuweiler, H.; Schulz, A.; Bohmer, M.; Enderlein, J.; Sauer, M. J Am Chem Soc 2003, 125, 5324-5330.
90. Neuweiler, H.; Doose, S.; Sauer, M. Proc Natl Acad Sci USA 2005, 102, 16650-16655.
91. Slaughter, B. D.; Unruh, J. R.; Price, E. S.; Huynh, J. L.; Urbauer, R. J. B.; Johnson, C. K. J Am Chem Soc 2005, 127, 12107-12114.
92. Chattopadhyay, K.; Elson, E. L.; Frieden, C. Proc Natl Acad Sci USA 2005, 102, 2385-2389.
93. Werner, J. H.; Joggerst, R.; Dyer, R. B.; Goodwin, P. M. Proc Natl Acad Sci USA 2006, 103, 11130-11135.
94. Mukhopadhyay, S.; Krishnan, R.; Lemke, E. A.; Lindquist, S.; Deniz, A. A. Proc Natl Acad Sci USA 2007, 104, 2649-2654.
95. Van Orden, A.; Keller, R. A. Anal Chem 1998, 70, 4463-4471.
96. Gosch, M.; Blom, H.; Holm, J.; Heino, T.; Rigler, R. Anal Chem 2000, 72, 3260-3265.
97. LeCaptain, D. J.; Michel, M. A.; Van Orden, A. Analyst 2001, 126, 1279-1284.
98. Brister, P. C.; Kuricheti, K. K.; Buschmann, V.; Weston, K. D. Lab Chip 2005, 5, 785-791.
99. DeGennes, P. G. In Scaling Concepts in Polymer Physics; Cornell University Press: Ithaca, NY, 1979.
100. Riley, M.; Maling, B.; Chamberlin, M. J. J Mol Biol 1966, 20, 359-389.
101. Mills, J. B.; Vacano, E.; Hagerman, P. J. J Mol Biol 1999, 285, 245-257.
102. Kask, P.; Piksarv, P.; Pooga, M.; Mets, U.; Lippmaa, E. Biophys J 1989, 55, 213-220.
103. Widerngren, J.; Mets, U.; Rigler, R. J Phys Chem 1995, 99, 13368-13379.
104. Wang, X.; Nau, W. M. J Am Chem Soc 2004, 126, 808-813.
105. Jung, J.; Ihly, R.; Scott, E.; Yu, M.; Van Orden, A. J Phys Chem B, submitted.