Fluorescent probes and delivery methods for single-molecule experiments

ChemPhysChem

Volumn 11, Issue 1, 2010, Pages 43-53

  Lymperopoulos, Konstantinos ^a   Kiel, Alexander ^a   Seefeld, Anne ^a   Stöhr, Katharina ^a   Herten, Dirk Peter ^a  

^a UNIVERSITY OF HEIDELBERG   (Germany)

Author keywords

Delivery methods; Dyes pigments; Fluorescence spectroscopy; Fluorescent probes; Single molecule studies

Indexed keywords

CELLS; CYTOLOGY; ENERGY TRANSFER; FLUORESCENCE; FLUORESCENCE SPECTROSCOPY; MOLECULES; SPECTROSCOPIC ANALYSIS;

DELIVERY METHODS; DYES/PIGMENTS; FLUORESCENT PROBES; RESONANCE ENERGY TRANSFER; SINGLE MOLECULE EXPERIMENTS; SINGLE MOLECULE SPECTROSCOPY; SINGLE-MOLECULE STUDIES; SPATIAL AND TEMPORAL RESOLUTIONS;

PROBES;

DIAGNOSTIC AGENT; FLUORESCENT DYE;

ANIMAL; CELL; CHEMISTRY; CYTOPHOTOMETRY; FLUORESCENCE RESONANCE ENERGY TRANSFER; HUMAN; METABOLISM; METHODOLOGY; REVIEW; SPECTROSCOPY;

ANIMALS; CELLS; CYTOPHOTOMETRY; FLUORESCENCE RESONANCE ENERGY TRANSFER; FLUORESCENT DYES; HUMANS; SPECTRUM ANALYSIS;

EID: 77949501293     PISSN: 14394235     EISSN: 14397641     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cphc.200900359     Document Type: Review

References (101)

1. P. Tinnefeld, M. Sauer, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 2642-2671; Angewandte Chemie 2005, 117, 2698-2728.
2. X. Michalet, S. Weiss, M. Jaeger, Chem. Rev. 2006, 106, 1785-1813.
3. M. B. Roeffaers, G. De Cremer, H. Uji-i, B. Muls, B. F. Sels, P. A. Jacobs, F. C. De Schryver, D. E. De Vos, J. Hofkens, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 12603-12609.
4. W. E. Moerner, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 12596-12602.
5. X. S. Xie, P. J. Choi, G. W. Li, N. K. Lee, G. Lia, Annu. Rev. Biophys. 2008, 37, 417-444.
6. M. Böhmer, J. Enderlein, ChemPhysChem 2003, 4, 792-808.
7. C. Joo, H. Balci, Y. Ishitsuka, C. Buranachai, T. Ha, Annu. Rev. Biochem. 2008, 77, 51-76.
8. E. Betzig, G. H. Patterson, R. Sougrat, O. W. Lindwasser, S. Olenych, J. S. Bonifacino, M. W. Davidson, J. Lippincott-Schwartz, H. F. Hess, Science 2006, 313, 1642-1645.
9. S. T. Hess, T. P. K. Girirajan, M. D. Mason, Biophys. J. 2006, 91, 4258-4272.
10. S. van de Linde, U. Endesfelder, A. Mukherjee, M. Schüttpelz, G. Wiebusch, S. Wolter, M. Heilemann, M. Sauer, Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 465-469.
11. U. V. Nägerl, K. I. Willig, B. Hein, S. W. Hell, T. Bonhoeffer, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008, 105, 18982-18987.
12. B. Huang, W. Wang, M. Bates, X. Zhuang, Science 2008, 319, 810-813.
13. S. Weiss, Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 724-729.
14. A. Borgia, P. M. Williams, J. Clarke, Annu. Rev. Biochem. 2008, 77, 101-125.
15. P. T. Li, J. Vieregg, I. Tinoco, Annu. Rev. Biochem. 2008, 77, 77-100.
16. A. N. Kapanidis, N. K. Lee, T. A. Laurence, S. Doose, E. Margeat, S. Weiss, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2004, 101, 8936-8941.
17. R. Ando, H. Mizuno, A. Miyawaki, Science 2004, 306, 1370-1373.
18. G. H. Patterson, J. Lippincott-Schwartz, Science 2002, 297, 1873-1877.
19. M. Heilemann, E. Margeat, R. Kasper, M. Sauer, P. Tinnefeld, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3801-3806.
20. T. A. Klar, S. W. Hell, Opt. Lett. 1999, 24, 954-956.
21. T. Ha, Methods 2001, 25, 78-86.
22. S. Doose, H. Neuweiler, M. Sauer, ChemPhysChem 2009, 10, 1389-1398.
23. G. Jung, A. Schmitt, M. Jacob, B. Hinkeldey, Ann. N. Y. Acad. Sci. 2008, 1130, 131-137.
24. J. Kurreck, Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 1378-1398; Angewandte Chemie 2009, 121, 1404-1428.
25. A. G. Matera, R. M. Terns, M. P. Terns, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2007, 8, 209-220.
26. M. Schena, D. Shalon, R. W. Davis, P. O. Brown, Science 1995, 270, 467-470.
27. R. K. Saiki, D. H. Gelfand, S. Stoffel, S. J. Scharf, R. Higuchi, G. T. Horn, K. B. Mullis, H. A. Erlich, Science 1988, 239, 487-491.
28. J. G. Gall, M. L. Pardue, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1969, 63, 378-383.
29. S. Tyagi, F. R. Kramer, Nat. Biotechnol. 1996, 14, 303-308.
30. J. Brunner, R. Kraemer, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13626-13627.
31. N. R. Conley, A. H. Kurtz, H. Wang, R. J. Twieg, W. E. Moerner, J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7929-7931.
32. A. S. Piatek, S. Tyagi, A. C. Pol, A. Telenti, L. P. Miller, F. R. Kramer, D. Alland, Nat. Biotechnol. 1998, 16, 359-363.
33. Y. Wu, C. J. Yang, L. L. Moroz, W. Tan, Anal. Chem. 2008, 80, 3025-3028.
34. T. Heinlein, J. P. Knemeyer, O. Piestert, M. Sauer, J. Phys. Chem. B 2003, 107, 7957-7964.
35. J. P. Knemeyer, N. Marmé, M. Sauer, Anal. Chem. 2000, 72, 3717-3724.
36. S. F. Altschul, W. Gish, W. Miller, E. W. Myers, D. J. Lipman, J. Mol. Biol. 1990, 215, 403-410.
37. M. Zuker, D. H. Mathews, RNA Biochemistry and Biotechnology. NATO ASI Series, Kluwer Academic, Dordrecht, 1999.
38. J. SantaLucia, Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998, 95, 1460-1465.
39. K. Stöhr, B. Häfner, O. Nolte, J. Wolfrum, M. Sauer, D. P. Herten, Anal. Chem. 2005, 77, 7195-7203.
40. H. Soini, J. M. Musser, Clin. Chem. 2001, 47, 809-814.
41. J. A. Cowan, Chem. Rev. 1998, 98, 1067-1088.
42. C. Andreini, I. Bertini, G. Cavallaro, G. L. Holliday, J. M. Thornton, J. Biol. Inorg. Chem. 2008, 13, 1205-1218.
43. W. Kaim, B. Schwederski, Bioinorganic Chemistry: Inorganic Elements in the Chemistry of Life, John Wiley and Sons, New York, 1994.
44. R. A. Bissell, A. P. de Silva, H. Q. N. Gunaratne, P. L. M. Lynch, G. E. M. Maguire, K. R. A. S. Sandanayake, Chem. Soc. Rev. 1992, 21, 187-195.
45. A. P. de Silva, D. B. Fox, A. J. M. Huxley, T. S. Moody, Coord. Chem. Rev. 2000, 205, 41-57.
46. R. M. Kierat, R. Krämer, Bioorg. Med. Chem. Lett. 2005, 15, 4824-4827.
47. A. Mokhir, A. Kiel, D. P. Herten, R. Kraemer, Inorg. Chem. 2005, 44, 5661-5666.
48. A. Kiel, A. Järve, J. Kovacs, A. Mokhir, R. Krämer, D. P. Herten, Proc. SPIE 2007, 6444.
49. A. Kiel, J. Kovacs, A. Mokhir, R. Krämer, D. P. Herten, Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3363-3366; Angew. Chem. 2007, 119, 3427-3430.
50. R. H. Holyer, C. D. Hubbard, S. F. A. Kettle, R. G. Wilkins, Inorg. Chem. 1965, 4, 929-935.
51. H. Irving, D. H. Mellor, J. Chem. Soc. 1962, 5222-5237.
52. R. Ameloot, M. Roeffaers, M. Baruah, G. De Cremer, B. Sels, D. De Vos, J. Hofkens, Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 453-456.
53. K. Velonia, O. Flomenbom, D. Loos, S. Masuo, M. Cotlet, Y. Engelborghs, J. Hofkens, A. E. Rowan, J. Klafter, R. J. Nolte, F. C. de Schryver, Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 560-564; Angew. Chemie 2005, 115, 566-570.
54. M. B. J. Roeffaers, B. F. Sels, H. Uji-I, F. C. De Schryver, P. A. Jacobs, D. E. De Vos, J. Hofkens, Nature 2006, 439, 572-575.
55. S. M. Canham, J. Y. Bass, O. Navarro, S. G. Lim, N. Das, S. A. Blum, Organometallics 2008, 27, 2172-2175.
56. M. Kumbhakar, A. Kiel, H Pal, D. P. Herten, ChemPhysChem 2009, 10, 629-633.
57. H. Neubauer, N. Gaiko, S. Berger, J. Schaffer, C. Eggeling, J. Tuma, L. Verdier, C. A. M. Seidel, C. Griesinger, A. Volkmer, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12746-12755.
58. G. Altan-Bonnet, A. Libchaber, O. Krichevsky, Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 138101.
59. T. Ambjornsson, S. K. Banik, O. Krichevsky, R. Metzler, Biophys. J. 2007, 92, 2674-2684.
60. G. T. Hermanson, Bioconjugate Techniques, Academic Press, San Diego, 1996.
61. A. N. Kapanidis, E. Margeat, S. O. Ho, E. Kortkhonjia, S. Weiss, R. H. Ebright, Science 2006, 314, 1144-1147.
62. S. J. K. Pond, W. K. Ridgeway, R. Robertson, J. Wang, D. P. Millar, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2009, 106, 1404-1408.
63. M. G. Düser, Y. Bi, N. Zarrabi, S. D. Dunn, M. Börsch, J. Biol. Chem. 2008, 283, 33602-33610.
64. J. D. Langer, C. M. Roth, J. Béthune, E. H. Stoops, B. Brügger, D. P. Herten, F. T. Wieland, Traffic 2008, 9, 597-607.
65. O. Shimomura, F. H. Johnson, Y. Saiga, J. Cell. Comp. Physiol. 1962, 59, 223-239.
66. A. Yoneda, N. Kutsuna, Higaki T, Y. Oda, T. Sano, S. Hasezawa, Protoplasma 2007, 230, 129-139.
67. A. Akhmanova, C. C. Hoogenraad, Curr. Opin. Cell. Biol. 2005, 17, 47-54.
68. N. C. Shaner, P. A. Steinbach, R. Y. Tsien, Nat. Methods 2005, 2, 905-909.
69. N. C. Shaner, M. Z. Lin, M. R. McKeown, P. A. Steinbach, K. L. Hazelwood, M. W. Davidson, R. Y. Tsien, Nat. Methods 2008, 5, 545-551.
70. S. Kredel, F. Oswald, K. Nienhaus, K. Deuschle, C. Röcker, M. Wolff, R. Heilker, G. U. Nienhaus, J. Wiedenmann, PLoS ONE 2009, 4, e4391.
71. K. A. Lukyanov, D. M. Chudakov, S. Lukyanov, V. V. Verkhusha, Nat Rev Mol. Cell. Biol. 2005, 6, 885-891.
72. B. A. Griffin, S. R. Adams, R. Y. Tsien, Science 1998, 281, 269-272.
73. E. G. Guignet, R. Hovius, H. Vogel, Nat. Biotechnol. 2004, 22, 440-444.
74. I. Chen, M. Howarth, W. Lin, A. Y. Ting, Nat. Methods 2005, 2, 99-104.
75. G. V. Los, K. Wood, Methods Mol. Biol. 2007, 356, 195-208.
76. N. George, H. Pick, H. Vogel, N. Johnsson, K. Johnsson, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8896-8897.
77. A. Keppler, S. Gendreizig, T. Gronemeyer, H. Pick, H. Vogel, K. Johnsson, Nat. Biotechnol. 2003, 21, 86-89.
78. I. S. Carrico, B. L. Carlson, C. R. Bertozzi, Nat. Chem. Biol. 2007, 3, 321-322.
79. J. L. Tubbs, A. E. Pegg, J. A. Tainer, DNA Repair (Amst) 2007, 6, 1100-1115.
80. A. Gautier, A. Juillerat, C. Heinis, I. R. Corr{Thorn}a, M. Kindermann, F. Beaufils, K. Johnsson, Chem. Biol. 2008, 15, 128-136.
81. T. Gronemeyer, C. Chidley, A. Juillerat, C. Heinis, K. Johnsson, Protein Eng. Des. Sel. 2006, 19, 309-316.
82. A. Juillerat, C. Heinis, I. Sielaff, J. Barnikow, H. Jaccard, B. Kunz, A. Terskikh, K. Johnsson, ChemBioChem 2005, 6, 1263-1269.
83. A. Keppler, M. Kindermann, S. Gendreizig, H. Pick, H. Vogel, K. Johnsson, Methods 2004, 32, 437-444.
84. L. E. T. Jansen, B. E. Black, D. R. Foltz, D. W. Cleveland, J. Cell. Biol. 2007, 176, 795-805.
85. W. Chen, J. Nicholas, D. A. Tomalia, Langmuir 2000, 16, 15-19.
86. M. X. Tang, C. T. Redemann, F. C. Szoka, Bioconjug. Chem. 1996, 7, 703-714.
87. J. P. Leonetti, N. Mechti, G. Degols, C. Gagnor, B. Lebleu, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1991, 88, 2702-2706.
88. S. Tyagi, O. Alsmadi, Biophys. J. 2004, 87, 4153-4162.
89. D. L. Sokol, X. Zhang, A. M. Gewirtz, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998, 95, 11538-11543.
90. J.-P. Gratton, J. Yu, J. W. Griffith, R. W. Babbitt, R. S. Scotland, R. Hickey, F. J. Giordano, W. C. Sessa, Nat. Med. 2003, 9, 357-362.
91. G. Elliott, P. O'Hare, Cell 1997, 88, 223-233.
92. A. D. Frankel, C. O. Pabo, Cell 1988, 55, 1189-1193.
93. L. R. Wright, J. B. Rothbard, P. A. Wender, Curr. Protein Pept. Sci. 2003, 4, 105-124.
94. N. Nitin, P. J. Santangelo, G. Kim, S. Nie, G. Bao, Nucleic Acids Res. 2004, 32, e58.
95. S. A. Moschos, A. E. Williams, M. A. Lindsay, Biochem. Soc. T. 2007, 35, 807-810.
96. E. Barry, F. A. Gesek, P. A. Friedman, Biotechniques 1993, 15, 1018-1020.
97. D. G. Spiller, R. V. Giles, J. Grzybowski, D. M. Tidd, R. E. Clark, Blood 1998, 91, 4738-4746.
98. B. H. Lloyd, R. V. Giles, D. G. Spiller, J. Grzybowski, D. M. Tidd, D. R. Sibson, Nucleic Acids Res. 2001, 29, 3664-3673.
99. I. Walev, S. C. Bhakdi, F. Hofmann, N. Djonder, A. Valeva, K. Aktories, S. Bhakdi, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2001, 98, 3185-3190.
100. J. Brunner, A. Mokhir, R. Kraemer, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 12410-12411.
101. P. J. Santangelo, B. Nix, A. Tsourkas, G. Bao, Nucleic Acids Res. 2004, 32, e57.