Charge transport in DNA oligonucleotides with various base-pairing patterns

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 114, Issue 15, 2010, Pages 5196-5205

  Kratochvílová, Irena ^a   Todorciuc, Tatiana ^a   Král, Karel ^a   Němec, Hynek ^a   Bunček, Martin ^b   Šebera, Jakub ^c,d   Záliš, Stanislav ^d   Vokáčová, Zuzana ^e   Sychrovský, Vladimír ^e   Bednárová, Lucie ^e   Mojzeš, Peter ^f   Schneider, Bohdan ^a,g  

^a INSTITUTE OF PHYSICS   (Czech Republic)

^b Generi Biotech sro   (Czech Republic)

^c INSTITUTE OF MACROMOLECULAR CHEMISTRY   (Czech Republic)

^d J HEYROVSKÝ INSTITUTE OF PHYSICAL CHEMISTRY   (Czech Republic)

^e INSTITUTE OF ORGANIC CHEMISTRY AND BIOCHEMISTRY   (Czech Republic)

^f CHARLES UNIVERSITY   (Czech Republic)

^g INSTITUTE OF BIOTECHNOLOGY   (Czech Republic)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CHARGE TRANSFER; DNA; GENES; ION EXCHANGE; MOLECULAR DYNAMICS; OLIGONUCLEOTIDES; RAMAN SPECTROSCOPY; SCANNING TUNNELING MICROSCOPY;

BASE PAIRS; BASE-PAIRING; CHARGE TRANSPORT; DNA OLIGONUCLEOTIDES; ORBITALS; THERMAL STABILITY;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

EID: 77951116621     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp100264v     Document Type: Article

References (63)

1. Holmlin, R. E.; Dandliker, P. J.; Barton, J. K. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1997, 36, 2715
2. Nunez, M. E.; Hall, D. B.; Barton, J. K. Chem. Biol. 1999, 6, 85
3. Odom, D. T.; Dill, E. A.; Barton, J. K. Chem. Biol. 2000, 7, 475
4. Schuster, G. B. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 253
5. Giese, B. Acc. Chem. Res. 2000, 33, 631
6. Troisi, A.; Orlandi, G. Chem. Phys. Lett. 2001, 344, 509
7. Starikov, E. B.; Tanaka, S.; Kurita, N.; Sengoku, Y.; Natsume, T.; Wenzel, W. Eur. Phys. J. E 2005, 18, 437
8. Cohen, H.; Nogues, C.; Naaman, R.; Porath, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 11589
9. Taniguchi, M.; Kawai, T. Phys. E 2006, 33, 1
10. Wagenknecht, H. A. Nat. Prod. Rep. 2006, 23, 973
11. Qian, J.; Liao, S. C.; Xu, S.; Stroscio, M. A.; Dutta, M. J. Appl. Phys. 2009, 106
12. Tran, P.; Alavi, B.; Gruner, G. Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 1564
13. Endres, R. G.; Cox, D. L.; Singh, R. R. P. Rev. Mod. Phys. 2004, 76, 195
14. Kratochvilova, I.; Kral, K.; Buncek, M.; Viskova, A.; Nespurek, S.; Kochalska, A.; Todorciuc, T.; Weiter, M.; Schneider, B. Biophys. Chem. 2008, 138, 3
15. Warman, J. M.; deHaas, M. P.; Rupprecht, A. Chem. Phys. Lett. 1996, 249, 319
16. Conwell, E. M.; Bloch, S. M.; McLaughlin, P. M.; Basko, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9175
17. Lewis, F. D.; Wu, T.; Zhang, Y.; Letsinger, R. L.; Greenfield, S. R.; Wasielewski, M. R. Science 1997, 277, 673
18. Wagenknecht, H. A.; Stemp, E. D. A.; Barton, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 1
19. Heller, A. Faraday Discuss. 2000, 1
20. Friedberg, E. C. Nature 2003, 421, 436
21. Kanvah, S.; Schuster, G. B. Nucleic Acids Res. 2005, 33, 5133
22. Arkin, M. R.; Stemp, E. D.; Holmlin, R. E.; Barton, J. K.; Hormann, A.; Olson, E. J.; Barbara, P. F. Science 1996, 273, 475
23. Dandliker, P. J.; Holmlin, R. E.; Barton, J. K. Science 1997, 275, 1465
24. Shao, F. W.; Barton, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14733
25. Liu, C. S.; Schuster, G. B. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6098
26. Genereux, J. C.; Augustyn, K. E.; Davis, M. L.; Shao, F.; Barton, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 15150
27. Grozema, F. C.; Tonzani, S.; Berlin, Y. A.; Schatz, G. C.; Siebbeles, L. D. A.; Ratner, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 14204
28. Joseph, J.; Schuster, G. B. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13904
29. Kelley, S. O.; Boon, E. M.; Barton, J. K.; Jackson, N. M.; Hill, M. G. Nucleic Acids Res. 1999, 27, 4830
30. Guo, X. F.; Gorodetsky, A. A.; Hone, J.; Barton, J. K.; Nuckolls, C. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 163
31. Beaucage, S. L.; Iyer, R. P. Tetrahedron 1992, 48, 2223
32. Brown, D. M. A brief history of oligonucleotide synthesis. In Protocols for Oligonucleotides and Analogs. Synthesis and Properties; Agrawal, S., Ed.; Humana Press: Totowa, 1993; Vol. 20; p 1.
33. Reese, C. B. Org. Biomol. Chem. 2005, 3, 3851
34. Rosink, J. J. W. M.; Blauw, M. A.; Geerligs, L. J.; van der Drift, E.; Rousseeuw, B. A. C.; Radelaar, S. Opt. Mater. 1998, 9, 416
35. Onipko, A. I.; Berggren, K. F.; Klymenko, Y. O.; Malysheva, L. I.; Rosink, J. J. W. M.; Geerligs, L. J.; van der Drift, E.; Radelaar, S. Phys. Rev. B 2000, 61, 11118
36. Porath, D.; Cuniberti, G.; Di Felice, R. Charge transport in DNA-based devices. In Long-Range Charge Transfer in DNA II; Springer: Berlin, 2004; Vol. 237, p 183.
37. Xu, M. S.; Tsukamoto, S.; Ishida, S.; Kitamura, M.; Arakawa, Y.; Endres, R. G.; Shimoda, M. Appl. Phys. Lett. 2005, 87
38. Schonenberger, C.; Sondaghuethorst, J. A. M.; Jorritsma, J.; Fokkink, L. G. J. Langmuir 1994, 10, 611
39. Palik, E. D. Handbook of Optical Constants of Solids; Academic Press: Orlando, 1985.
40. He, J.; Lin, L.; Zhang, P.; Lindsay, S. Nano Lett. 2007, 7, 3854
41. Movileanu, L.; Benevides, J. M.; Thomas, G. J., Jr. Nucleic Acids Res. 2002, 30, 3767
42. Case, D. A.; Darden, T. A.; Cheatham, T. E.; Simmerling, C. L.; Wang, J.; Duke, R.; Luo, R.; Merz, K. M.; Wang, B.; Pearlman, D. A.; Tsui, V.; Crowley, M.; Brozell, S.; Gohlke, H.; Mongan, J.; Hornak, V.; Cui, G.; Beroza, P.; Schafmeister, C.; Caldwell, J. W.; Ross, W. S.; Kollman, P. A. AMBER 8; University of California: San Francisco, 2004.
43. Perez, A.; Marchan, I.; Svozil, D.; Sponer, J.; Cheatham, T. E., 3rd; Laughton, C. A.; Orozco, M. Biophys. J. 2007, 92, 3817
44. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision E.01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2003.
45. Zhao, Y.; Schultz, N. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Theor. Comput. 2006, 2, 364
46. Duguid, J. G.; Bloomfield, V. A.; Benevides, J. M.; Thomas, G. J., Jr. Biophys. J. 1996, 71, 3350
47. Nunez, M. E.; Barton, J. K. Curr. Opin. Chem. Biol. 2000, 4, 199
48. Dedachi, K.; Natsume, T.; Nakatsu, T.; Tanaka, S.; Ishikawa, Y.; Kurita, N. Chem. Phys. Lett. 2007, 436, 244
49. Tsukamoto, T.; Ishikawa, Y.; Natsume, T.; Dedachi, K.; Kurita, N. Chem. Phys. Lett. 2007, 441, 136
50. Coropceanu, V.; Cornil, J.; da Silva, D. A.; Olivier, Y.; Silbey, R.; Bredas, J. L. Chem. Rev. 2007, 107, 926
51. Bloch, A. N.; Weisman, R. B.; Varma, C. M. Phys. Rev. Lett. 1972, 28, 753
52. Holczer, K.; Gruner, G.; Mihaly, G.; Janossy, A. Solid State Commun. 1979, 31, 145
53. Kutnjak, Z.; Filipic, C.; Podgornik, R.; Nordenskiold, L.; Korolev, N. Phys. Rev. Lett. 2003, 90 098101
54. Ortmann, F.; Hannewald, K.; Bechstedt, F. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 7367
55. Sewell, G. L. Polarons and Excitons; Plenum Press: New York, 1962.
56. Emin, D. Handbook of Conducting Polymers; Dekker: New York, 1986.
57. Grozema, F. C.; Tonzani, S.; Berlin, Y. A.; Schatz, G. C.; Siebbeles, L. D.; Ratner, M. A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5157
58. Valis, L.; Wang, Q.; Raytchev, M.; Buchvarov, I.; Wagenknecht, H. A.; Fiebig, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 10192
59. Cleveland, C. L.; Barnett, R. N.; Bongiorno, A.; Joseph, J.; Liu, C. S.; Schuster, G. B.; Landman, U. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8408
60. Takada, T.; Fujitsuka, M.; Majima, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 11179
61. Osakada, Y.; Kawai, K.; Fujitsuka, M.; Majima, T. Nucleic Acids Res. 2008, 36, 5562
62. Roy, S.; Vedala, H.; Roy, A. D.; Kim, D. H.; Doud, M.; Mathee, K.; Shin, H. K.; Shimamoto, N.; Prasad, V.; Choi, W. B. Nano Lett. 2008, 8, 26
63. Berashevich, J.; Chakraborty, T. J. Chem. Phys. 2008, 128