Membrane-bound molecular rotors measure viscosity in live cells via fluorescence lifetime imaging

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 113, Issue 27, 2009, Pages 11634-11642

  Levitt, James A ^a   Kuimova, Marina K ^b   Yahioglu, Gokhan ^b,c   Chung, Pei Hua ^a   Suhling, Klaus ^a   Phillips, David ^b  

^a KING'S COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^b IMPERIAL COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^c PhotoBiotics Ltd   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

APPARENT VISCOSITY; AQUEOUS PHASE; BORON-DIPYRRIN; CELLULAR DOMAIN; COMPLEX BIOLOGICAL SYSTEMS; CONFOCAL FLUORESCENCE MICROSCOPY; FLUORESCENCE ANISOTROPY MEASUREMENTS; FLUORESCENCE LIFETIME IMAGING; FLUORESCENCE LIFETIMES; HYDROPHOBIC GROUPS; IMMEDIATE ENVIRONMENT; INCREASING VISCOSITY; INTRACELLULAR DOMAIN; INTRACELLULAR FLUORESCENCE; LIVE CELL; MEMBRANE-BOUND; MICROENVIRONMENT; MICROENVIRONMENTS; MICROVISCOSITY; MOLECULAR ROTORS; NON-RADIATIVE; OVARIAN CARCINOMA CELL; ROTATIONAL CORRELATION TIME; TIME RESOLVED FLUORESCENCE ANISOTROPY; TIME-RESOLVED ANISOTROPY; VISCOSITY VALUE;

ANISOTROPY; BIOLOGICAL SYSTEMS; BORON; BORON COMPOUNDS; CELL MEMBRANES; CYTOLOGY; ENZYME ACTIVITY; FLUORESCENCE MICROSCOPY; HYDROPHOBICITY; POLYVINYL ALCOHOLS; RATE CONSTANTS; ROTORS; VISCOSITY;

FLUOROPHORES;

EID: 67650796914     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp9013493     Document Type: Article

References (59)

1. Verveer, P. J.; Bastiaens, P. I. H. Histochem. Cell Biol. 2008, 130, 833.
2. Kuimova, M. K.; Botchway, S. W.; Parker, A. W.; Balaz, A.; Collins, H. A.; Anderson, H. L.; Suhling, K.; Ogilby, P. R. Nat. Chem. 2009, 1, 69-73.
3. Kaliviotis, E.; Yianneskis, M. Proc. Inst. Mech. Eng., Part H 2007, 221, 887.
4. Lord, S. J.; Conley, N. R.; Lee, H. D.; Nishimura, S. Y.; Pomerantz, A. K.; Willets, K. A.; Lu, Z.; Wang, H.; Liu, N.; Samuel, R.; Weber, R.; Semyonov, A.; He, M.; Twieg, R. J.; Moerner, W. E. Chem Phys Chem 2009, 10, 55.
5. Lord, S. J.; Lu, Z. K.; Wang, H.; Willets, K. A.; Schuck, P. J.; Lee, H. L. D.; Nishimura, S. Y.; Twieg, R. J.; Moerner, W. E. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 8934.
6. Iino, R.; Kusumi, A. J. Fluoresc. 2001, 11, 187.
7. Seiffert, S.; Oppermann, W. J. Microsc. 2005, 220, 20.
8. Dayel, M. J.; Hom, E. F. Y.; Verkman, A. S. Biophys. J. 1999, 76, 2843.
9. Levin, M. K.; Carson, J. H. Differentiation 2004, 72, 1.
10. Thompson, N. L.; Lieto, A. M.; Allen, N. W. Curr. Opin. Struct. Biol. 2002, 12, 634.
11. Digman, M. A.; Brown, C. M.; Sengupta, P.; Wiseman, P. W.; Horwitz, A. R.; Gratton, E. Biophys. J. 2005, 89, 1317.
12. Digman, M. A.; Sengupta, P.; Wiseman, P. W.; Brown, C. M.; Horwitz, A. R.; Gratton, E. Biophys. J. 2005, 88, L33.
13. Petrasek, Z.; Schwille, P. Biophys. J. 2008, 94, 1437.
14. Hatz, S.; Poulsen, L.; Ogilby, P. R. Photochem. Photobiol. 2008, 84, 1284.
15. Kuimova, M. K.; Yahioglu, G.; Ogilby, P. R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 332.
16. Lidke, D. S.; Nagy, P.; Barisas, B. G.; Heintzmann, R.; Post, J. N.; Lidke, K. A.; Clayton, A. H. A.; Arndt-Jovin, D. J.; Jovin, T. M. Biochem. Soc. Trans. 2003, 31, 1020.
17. Siegel, J.; Suhling, K.; Lévêque-Fort, S.; Webb, S. E. D.; Davis, D. M.; Phillips, D.; Sabharwal, Y.; French, P. M. W. Rev. Sci. Instrum. 2003, 74, 182.
18. Suhling, K.; Siegel, J.; Lanigan, P. M. P.; Lévêque-Fort, S.; Webb, S. E. D.; Phillips, D.; Davis, D. M.; French, P. M. W. Opt. Lett. 2004, 29, 584.
19. Levitt, J. A.; Matthews, D. R.; Ameer-Beg, S. M.; Suhling, K. Curr. Opin. Biotechnol. 2009, 01, 004; In press; DOI:, 10.1016/j.copbio.
20. Clayton, A. H. A.; Hanley, Q. S.; Arndt-Jovin, D. J.; Subramaniam, V.; Jovin, T. M Biophys. J. 2002, 83, 1631.
21. Bader, A. N.; Hofman, E. G.; Henegouwen, P.; Gerritsen, H. C. Opt. Express 2007, 15, 6934.
22. Haidekker, M. A.; Theodorakis, E. A. Org. Biomol. Chem. 2007, 5, 1669.
23. Haidekker, M.; Brady, T. P.; Lichlyter, D.; Theodorakis, E. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 398.
24. Kuimova, M. K.; Yahioglu, G.; Levitt, J. A.; Suhling, K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6672.
25. Laporte, S. L.; Harianawala, A.; Bogner, R. H. Pharm. Res. 1995, 12, 380.
26. Iio, T.; Takahashi, S.; Sawada, S. J. Biochem. 1993, 113, 196.
27. Viriot, M. L.; Carre, M. C.; Geoffroy-Chapotot, C.; Brembilla, A.; Muller, S.; Stoltz, J. F. Clin. Hemorheol. Microcirc. 1998, 19, 151.
28. Luby-Phelps, K.; Mujumdar, S.; Mujumdar, R. B.; Ernst, L. A.; Galbraith, W.; Waggoner, A. S. Biophys. J. 1993, 65, 236.
29. Festy, F.; Ameer-Beg, S. M.; Ng, T.; Suhling, K. Mol. Biosyst. 2007, 3, 381.
30. Suhling, K.; French, P. M. W.; Phillips, D. Photochem. Photobiol. Sci. 2005, 4, 13.
31. Grant, D. M.; Zhang, W.; McGhee, E. J.; Bunney, T. D.; Talbot, C. B.; Kumar, S.; Munro, I.; Dunsby, C.; Neil, M. A. A.; Katan, M.; French, P. M. W. Biophys. J. 2008, L69.
32. Periasamy, N.; Armijo, M.; Verkman, A. S. Biochemistry 1991, 30, 11836.
33. Fushimi, K.; Verkman, A. S. J. Cell Biol. 1991, 112, 719.
34. Förster, T.; Hoffmann, G. Z. Phys. Chem. 1971, 75, 63.
35. Valeur, B. Molecular Fluorescence; Wiley-VCH: Weinheim, 2002.
36. Gerritsen, H. C.; Asselbergs, M. A. H.; Agronskaia, A. V.; Van Sark, W. J. Microsc. (Oxford, U.K.) 2002, 206, 218.
37. O'Connor, D. V.; Phillips, D. Time-Correlated Single-Photon Counting; Academic Press: London, 1984.
38. Becker, W. Advanced Time-Correlated Single Photon Counting Techniques; Springer: Berlin, 2005.
39. Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd ed.; Springer: New York, 2006.
40. Wagner, R. W.; Lindsey, J. S. Pure Appl. Chem. 1996, 68, 1373.
41. de Saint Laumer, J. Y.; Frerot, E.; Herrmann, A. Helv. Chim. Acta 2003, 86, 2871.
42. Barber, P. R.; Ameer-Beg, S. M.; Gilbey, J.; Edens, R. J.; Ezike, I.; Vojnovic, B. SPIE Proc. 2005, 5700, 171-181.
43. Barber, P. R.; Ameer-Beg, S. M.; Gilbey, J.; Carlin, L. M.; Keppler, M.; Ng, T. C.; Vojnovic, B. J. R. Soc. Interface 2009, 6, S93.
44. Suhling, K.; McLoskey, D.; Birch, D. J. S. Rev. Sci. Instrum. 1996, 67, 2238.
45. Axelrod, D. Methods Cell Biol. 1989, 30, 333.
46. Kee, H. L.; Kirmaier, C.; Yu, L. H.; Thamyongkit, P.; Youngblood, W. J.; Calder, M. E.; Ramos, L.; Noll, B. C.; Bocian, D. F.; Scheidt, W. R.; Birge, R. R.; Lindsey, J. S.; Holten, D. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 20433.
47. Toptygin, D. J. Fluoresc. 2003, 13, 201.
48. Karolin, J.; Johansson, L. B. A.; Strandberg, L.; Ny, T. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 7801.
49. Arbeloa, T. L.; Arbeloa, F. L.; Arbeloa, I. L.; Garcia-Moreno, I.; Costela, A.; Sastre, R.; Amat-Guerri, F. Chem. Phys. Lett. 1999, 299, 315.
50. López Arbeloa, F.; López Arbeloa, T.; López Arbeloa, I. J. Photochem. Photobiol., A 1999, 121, 177.
51. Strickler, S. J.; Berg, R. A. J. Chem. Phys. 1962, 37, 814.
52. Nipper, M. E.; Majd, S.; Mayer, M.; Lee, J. C. M.; Theodorakis, E. A.; Haidekker, M. A. Biochim. Biophys. Acta 2008, 1778, 1148.
53. Birch, D. J. S. Spectrochim. Acta, Part A 2001, 57, 2313.
54. Kao, H. P.; Abney, J. R.; Verkman, A. S. J. Cell Biol. 1993, 120, 175.
55. Seksek, O.; Biwersi, J.; Verkman, A. S. J. Cell Biol. 1997, 138, 131.
56. Jones, D. P. Am. J. Physiol. 1984, 247, C83.
57. O'Loughlin, M. A.; Whillans, D. W.; Hunt, J. W. Radiat. Res. 1980, 84, 477.
58. Uchida, K.; Matsuyama, K.; Tanaka, K.; Doi, K. Respir. Physiol. 1992, 90, 351.
59. Wojcieszyn, J. W.; Schlegel, R. A.; Wu, E. S.; Jacobson, K. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1981, 78, 4407.