Nanomechanics of full-length nebulin: An elastic strain gauge in the skeletal muscle sarcomere

Langmuir

Volumn 25, Issue 13, 2009, Pages 7496-7505

  Yadavalli, Vamsi K ^a   Forbes, Jeffrey G ^a   Wang, Kuan ^a  

^a NATIONAL INSTITUTE OF ARTHRITIS AND MUSCULOSKELETAL AND SKIN DISEASES   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTO-MYOSIN INTERACTION; ATOMIC FORCE MICROSCOPES; COMPRESSIVE FORCES; DETACHMENT FORCES; ELASTIC STRAIN; EXTERNAL FORCE; F-ACTIN; FORCE CURVE; FORCE SPECTRA; HILBERT HUANG TRANSFORMS; MODULAR PROTEINS; MOUNTAIN RANGES; OLIGOETHYLENE GLYCOLS; PEAK SPACING; SINGLE MOLECULE; SITE-SPECIFIC; SKELETAL MUSCLE; THIN FILAMENTS; VARIABLE NUMBER;

CALCIUM; CURVE FITTING; ETHYLENE GLYCOL; FILAMENTS (LAMP); MONOLAYERS; MUSCLE; NANOMECHANICS; STRAIN GAGES;

ANTIBODIES;

MUSCLE PROTEIN; NEBULIN;

ANIMAL; ARTICLE; ATOMIC FORCE MICROSCOPY; BIOLOGICAL MODEL; BIOMECHANICS; CHEMISTRY; ELASTICITY; NANOTECHNOLOGY; PHYSIOLOGY; RABBIT; SARCOMERE; SKELETAL MUSCLE;

ANIMALS; BIOMECHANICS; ELASTICITY; MICROSCOPY, ATOMIC FORCE; MODELS, BIOLOGICAL; MUSCLE PROTEINS; MUSCLE, SKELETAL; NANOTECHNOLOGY; RABBITS; SARCOMERES;

EID: 67650078502     PISSN: 07437463     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/la9009898     Document Type: Article

References (84)

1. Rief, M.; Gautel, M.; Oesterhelt, F.; Fernandez, J. M.; Gaub, H. E. Science 1997, 276, 1109-1112.
2. Kageshima, M.; Lantz, M. A.; Jarvis, S. P.; Tokumoto, H.; Takeda, S.; Ptak, A.; Nakamura, C.; Miyake, J. Chem. Phys. Lett. 2001, 343, 77-82.
3. Forbes, J. G.; Lorimer, G. H. Science 2000, 288, 63-64.
4. Weisel, J. W.; Shuman, H.; Litvinov, R. I. Curr. Opin. Struct. Biol. 2003, 19.
5. Hinterdorfer, P.; Baumgartner, W.; Gruber, H. J.; Schilcher, K.; Schindler, H. Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 3477-3481.
6. Binnig, G.; Quate, C. F.; Gerber, C. Phys. Rev. Lett. 1986, 56, 930-933.
7. Stroh, G.; Wang, H.; Bash, R.; Ashcroft, B.; Nelson, J.; Gruber, H.; Lohr, D.; Lindsay, S. M.; Hinterdorfer, P. Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 12503-12507.
8. Hansma, H.; Kim, K.; Laney, D.; Garcia, R.; Argaman, M.; Allen, M.; Parsons, S. J. Struct. Biol. 1997, 119, 99-108.
9. Frederix, P.; Akiyama, T.; Staufer, U.; Gerber, C.; Fotiadis, D.; Muller, D.; Engel, A. Curr. Opin. Chem. Biol 2003, 7, 641-647.
10. Hinterdorfer, P.; Dufrene, Y. F. Nature Methods 2006, 3, 347-355.
11. Root, D. D.; Yadavalli, V. K.; Forbes, J. G.; Wang, K. Biophys. J. 2006, 90, 2852-2866.
12. Schwaiger, I.; Sattler, C.; Hostetter, D. R.; Rief, M. Nat. Mater. 2002, 1, 232-235.
13. Janoyjak, H.; Struckmeier, J.; Hubain, M.; Kedrov, A.; Kessler, M.; Muller, D. J. Structure 2004, 12, 871-879.
14. Lee, G.; Abdi, K.; Jiang, Y.; Michaely, P.; Bennett, V.; Marszalek, P. E. Nature 2006, 440, 246-249.
15. Rief, M.; Pascual, J.; Saraste, M.; Gaub, H. E. J. Mol Biol 1999, 286, 553-561.
16. Wang, K.; Forbes, J. G.; Jin, A. J. Prog. Biophys. Mol Biol 2001, 77, 1-44.
17. Carrion-Vazquez, M.; Li, H. B.; Lu, H.; Marszalek, P. E.; Oberhauser, A. F.; Fernandez, J. M. Nat. Struct. Biol 2003, 10, 738-743.
18. Grandbois, M.; Beyer, M.; Rief, M.; Clausen-Schaumann, H.; Gaub, H. E. Science 1999, 283, 1727-1730.
19. Rounsevell, R.; Forman, J. R.; Clark, J. Methods 2004, 34, 100-111.
20. Forbes, J. G.; Wang, K. J. Vac. Sci. Technol., A 2004, 22, 1-5.
21. Borgia, A.; Williams, P. M.; Clarke, J. Annu. Rev. Biochem. 2008, 77, 101-125.
22. Muller, D. J.; Dufrene, Y. F. Nat. Nanotechnol 2008, 3, 261-269.
23. Sharma, D.; Perisic, O.; Peng, Q.; Cao, Y.; Lam, G.; Lu, H.; Li, H. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 9278-9283.
24. Peng, Q.; Zhuang, S. L.; Wang, M. J.; Cao, Y.; Khor, Y. A.; Li, H. B. J. Mol. Biol. 2009, 386, 1327-1342.
25. Allen, S.; Davies, J.; Davies, M. C.; Dawkes, A. C.; Roberts, C. J.; Tendler, S. J. B.; Williams, P. M. Biochem. J. 1999, 341, 173-178.
26. Hugel, T.; Seitz, M. Macromol Rapid Commun. 2001, 22, 989-1016.
27. Florin, E. L.; Moy, V. T.; Gaub, H. E. Science 1994, 264, 415-417.
28. Leake, M. C.; Wilson, D.; Gautel, M.; Simmons, R. M. Biophys. J. 2004, 87, 1112-1135.
29. Tskhovrebova, L.; Trinick, J.; Sleep, J. A.; Simmons, R. M. Nature 1997, 387, 308-312.
30. Kellermayer, M. S. Z.; Smith, S. B.; Granzier, H. L.; Bustamante, C. Science 1997, 276, 1112-1116.
31. Best, R. B.; Brockwell, D. J.; Toca-Herrera, J. L.; Blake, A. W.; Smith, D. A.; Radford, S. K.; Clarke, J. Anal. Chim. Acta 2003, 479, 87-105.
32. Yadavalli, V. K.; Forbes, J. G.; Wang, K. Langmuir 2006, 22, 6969-6976.
33. Butt, H. J.; Cappella, B.; Kappl, M. Surf. Sci. Rep. 2005, 59, 1-152.
34. Rief, M.; Oesterhelt, F.; Heymann, B.; Gaub, H. E. Science 1997, 275, 1295-1297.
35. Smith, S. B.; Finzi, L.; Bustamante, C. Science 1992, 258, 1122-1126.
36. Carrion-Vazquez, M.; Oberhauser, A. F.; Fowler, S. B.; Marszalek, P. E.; Broedel, S. E.; Clarke, J.; Fernandez, J. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 3694-3699.
37. Rief, M.; Gautel, M.; Schemmel, A.; Gaub, H. E. Biophys. J. 1998, 75, 3008-3014.
38. Higgins, M. J.; Sader, J. E.; Jarvis, S. P. Biophys. J. 2006, 90, 640-647.
39. McElhinny, A. S.; Kazmierski, S. T.; Labeit, S.; Gregorio, C. C. Trends Cardiovasc. Med. 2003, 13, 195-201.
40. Wallgren-Pettersson, C.; Pelin, K.; Nowak, K. J.; Muntoni, F.; Romero, N. B.; Goebel, H. H.; North, K. N.; Beggs, A. H.; Laing, N. G. Neuromusc. Disord. 2004, 14, 461-470.
41. Kruger, M.; Wright, J.; Wang, K. J. Cell Biol. 1991, 115, 97-107.
42. Labeit, S.; Gibson, T.; Lakey, A.; Leonard, K.; Zeviani, M.; Knight, P.; Wardale, J.; Trinick, J. FEBS Lett. 1991, 282, 313-316.
43. Root, D. D.; Wang, K. Biochemistry 1994, 33, 12581-12591.
44. Root, D. D.; Wang, K. Biochemistry 2001, 40, 1171-1186.
45. Labeit, S.; Kolmerer, B. J. Mol. Biol. 1995, 248, 308-315.
46. Wang, K.; Knipfer, M.; Huang, Q. Q.; van Heerden, A.; Hsu, L. C.; Gutierrez, G.; Quian, X. L.; Stedman, H. J. Biol. Chem. 1996, 271, 4304-4314.
47. Fowler, V. M.; McKeown, C. R.; Fischer, R. S. Curr. Biol. 2006, 16, R18-R20.
48. Littlefield, R.; Fowler, V. M. Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 1998, 14, 487-525.
49. Huang, N. E.; Shell, S. S. P. Hilbert Huang Transform and Its Applications. World Scientific Publishing: River Edge, NJ, 2005; Vol. 5.
50. Huang, N. K.; Shen, Z.; Long, S. R.; Wu, M. L. C.; Shih, H. H.; Zheng, Q N.; Yen, N. C.; Tung, C. C.; Liu, H. H. Proc.R. Soc. London, Ser. A 1998, 454, 903-995.
51. Wu, Z.; Huang, N. E. Adv. Adaptive Data Anal. 2009, 1, 1-41
52. Hutter, J. L.; Bechhoefer, J. Rev. Sci. Instrum. 1993, 64, 1868-1873.
53. Bustamante, C.; Marko, J. F.; Siggia, E. D.; Smith, S. Science 1994, 265, 1599-1600.
54. Svoboda, K.; Schmidt, C. F.; Schnapp, B. J.; Block, S. M. Nature 1993, 365, 721-727.
55. Marchand, P.; Marmet, L. Rev. Sci. Instrum. 1983, 54, 1034-1041.
56. Scott, D. W. Biometrika 1979, 66, 605-610.
57. Flandrin, P. http://perso.ens-lyon.fr/patrick.flandrin/emd.html.
58. Huang, N. E. http://rcada.ncu.edu.tw/researchl.htm.
59. Wright, J.; Huang, Q. Q.; Wang, K. J. Muscle Res. Cell Motil. 1993, 14, 476-483.
60. deGennes, P. G. Adv. Colloid Interface Sci. 1987, 27, 189-209.
61. Tskhovrebova, L.; Trinick, J.; Sleep, J. A.; Simmons, R. M. Nature 1997, 387, 308-312.
62. Carrion-Vazquez, M.; Oberhauser, A. F.; Fisher, T. E.; Marszalek, P. E.; Li, H.; Fernandez, J. M. Prog. Biophys. Mol. Biol. 2000, 74, 63-91.
63. Dammer, U.; Hegner, M.; Anselmetti, D.; Wagner, P.; Dreier, M.; Huber, W.; Guntherodt, H. J. Biophys. J. 1996, 70, 2437-2441.
64. Cao, T.; Wang, A. F.; Liang, X. M.; Tang, H. Y.; Auner, G. W.; Salley, S. O.; Ng, K. Y. S. Biotechnol Bioeng. 2007, 98, 1109-1122.
65. Berquand, A.; Xia, N.; Castner, D. G.; Clare, B. H.; Abbott, N. L.; Dupres, V.; Adriaensen, Y.; Dufrene, Y. F. Langmuir 2005, 21, 5517-5523.
66. Pfuhl, M.; Winder, S. J.; Morelli, M. A. C.; Labeit, S.; Pastore, A. J. Mol. Biol. 1996, 257, 367-384.
67. Florin, E. L.; Moy, V. T.; Gaub, H. E. Science 1994, 264, 415-417.
68. Snyder, P. W.; Lee, G.; Marszalek, P. E.; Clark, R. L.; Toone, E. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 2579-2584.
69. Creighton, T. E. Proteins: Structures and Molecular Properties. 2nd ed.; W. H. Freeman and Company: New York, 1992.
70. Ortiz, C.; Hadziioannou, G. Macromolecules 1999, 32, 780-787.
71. Hertadi, R.; Ikai, A. Protein Sci. 2002, 11, 1532-1538.
72. Rounsevell, R. W.; Steward, A.; Clarke, J. Biophys. J. 2005, 88, 2022-2029.
73. Forbes, J. G.; Jin, A. J.; Ma, K.; Gutierrez-Cruz, G.; Tsai, W. L.; Wang, K. J. Muscle Res. Cell Motil. 2005, 26, 291-301.
74. Bouchiat, C.; Wang, M. D.; Allemand, J. F.; Strick, T.; Block, S. M.; Croquette, V. Biophys. J. 1999, 76, 409-413.
75. Ogden, R. W.; Saccomandi, G.; Sgura, I. Comput. Math. Appl. 2007, 53, 276-286.
76. Kratky, O.; Porod, G. Recl. Trav. Chim. Pay. B 1949, 68, 1106-1122.
77. Yamakawa, H. Helical Wormlike Chains in Polymer Solutions. Springer-Verlag: Berlin, 1997.
78. Walther, K. A.; Grater, F.; Dougan, L.; Badilla, C. L.; Berne, B. J.; Fernandez, J. M. Proc. Natl Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 7916-7921.
79. Liu, X. M.; Pollack, G. H. Biophys. J. 2002, 83, 2705-2715.
80. Yasuda, K.; Anazawa, T.; Ishiwata,. Biophys. J. 1995, 68, 598-608.
81. Watanabe, K.; Nair, P.; Labeit, D.; Kellermayer, M.; Greaser, M.; Labeit, S.; Granzier, H. Biophys. J. 2003, 84, 244A-244A.
82. Lukoyanova, N.; VanLoock, M. S.; Orlova, A.; Galkin, V. E.; Wang, K.; Egelman, E. H. Curr. Biol. 2002, 12, 383-388.
83. Pfuhl, M.; Winder, S. J.; Pastore, A. EMBO J. 1994, 13, 1782-1789.
84. Moncman, C. L.; Wang, K. Cell Motil. Cytoskel 1996, 34, 167-184.