On the origin of broadening of single-molecule FRET efficiency distributions beyond shot noise limits

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 114, Issue 18, 2010, Pages 6197-6206

  Kalinin, Stanislav ^a   Sisamakis, Evangelos ^a,b   Magennis, Steven W ^a,c   Felekyan, Suren ^a   Seidel, Claus A M ^a  

^a HEINRICH HEINE UNIVERSITY   (Germany)

^b ALBANOVA UNIVERSITY CENTER   (Sweden)

^c UNIVERSITY OF MANCHESTER   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

FLUORESCENCE; REGRESSION ANALYSIS;

ACCEPTOR STATE; CHAIN DYNAMICS; DONOR AND ACCEPTOR; DONOR-ACCEPTOR DISTANCE; DOUBLE-STRANDED DNA (DS-DNA); EFFICIENCY DISTRIBUTIONS; FLUORESCENCE LIFETIMES; FLUORESCENCE QUANTUM YIELD; MULTIPARAMETERS; PHOTON STATISTICS; PHOTOPHYSICS; QUANTITATIVE ANALYSIS; RIGID MOLECULES; SIMULTANEOUS ANALYSIS; SINGLE-MOLECULE; TEST SYSTEMS;

MOLECULES;

EID: 77952208559     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp100025v     Document Type: Article

References (77)

1. Weiss, S. Science 1999, 283, 1676
2. Roy, R.; Hohng, S.; Ha, T. Nat. Methods 2008, 5, 507
3. Chung, H. S.; Louis, J. M.; Eaton, W. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 11837
4. Antonik, M.; Felekyan, S.; Gaiduk, A.; Seidel, C. A. M. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 6970
5. Gopich, I.; Szabo, A. J. Chem. Phys. 2005, 014707
6. Gopich, I. V.; Szabo, A. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 12925
7. Nir, E.; Michalet, X.; Hamadani, K. M.; Laurence, T. A.; Neuhauser, D.; Kovchegov, Y.; Weiss, S. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 22103
8. Gopich, I. V.; Szabo, A. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 10965
9. Kalinin, S.; Felekyan, S.; Antonik, M.; Seidel, C. A. M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 10253
10. Kalinin, S.; Felekyan, S.; Valeri, A.; Seidel, C. A. M. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 8361
11. Vogelsang, J.; Doose, S.; Sauer, M.; Tinnefeld, P. Anal. Chem. 2007, 79, 7367
12. Cherny, D. I.; Eperon, I. C.; Bagshaw, C. R. Eur. Biophys. J. 2009, 38, 395
13. Okonogi, T.; Reese, A. W.; Alley, S. C.; Hopkins, P. B.; Robinson, B. H. Biophys. J. 1999, 77, 3256
14. Langowski, J. Eur. Phys. J. E 2006, 19, 241
15. Rippe, K.; von Hippel, P. H.; Langowski, J. Trends Biochem. Sci. 1995, 20, 500
16. Mathew-Fenn, R. S.; Das, R.; Harbury, P. A. B. Science 2008, 322, 446
17. Schuler, B.; Lipman, E. A.; Eaton, W. A. Nature 2002, 419, 743
18. Best, R. B.; Merchant, K. A.; Gopich, I. V.; Schuler, B.; Bax, A.; Eaton, W. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 18964
19. Merchant, K. A.; Best, R. B.; Louis, J. M.; Gopich, I. V.; Eaton, W. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 1528
20. Watkins, L. P.; Chang, H. Y.; Yang, H. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 5191
21. Gansen, A.; Valeri, A.; Hauger, F.; Felekyan, S.; Kalinin, S.; Tóth, K.; Langowski, J.; Seidel, C. A. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2009, 106, 15308
22. Haas, E. ChemPhysChem 2005, 6, 858
23. Haas, E.; Wilchek, M.; Katchalski-Katzir, E.; Steinberg, I. Z. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1975, 72, 1807
24. Rothwell, P. J.; Berger, S.; Kensch, O.; Felekyan, S.; Antonik, M.; Wöhrl, B. M.; Restle, T.; Goody, R. S.; Seidel, C. A. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 1655
25. Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy; Kluwer Academic/Plenum Publishers: New York, 1999.
26. Valeur, B. Molecular Fluorescence: Principles and Applications; Wiley-VCH, Verlag: Weinheim, Germany, 2002.
27. Sabanayagam, C. R.; Eid, J. S.; Meller, A. J. Chem. Phys. 2005, 122, 61103
28. Widengren, J.; Schweinberger, E.; Berger, S.; Seidel, C. A. M. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 6851
29. Kühnemuth, R.; Seidel, C. A. M. Single Mol. 2001, 2, 251
30. Margittai, M.; Widengren, J.; Schweinberger, E.; Schröder, G. F.; Felekyan, S.; Haustein, E.; König, M.; Fasshauer, D.; Grubmüller, H.; Jahn, R.; Seidel, C. A. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 15516
31. Eggeling, C.; Berger, S.; Brand, L.; Fries, J. R.; Schaffer, J.; Volkmer, A.; Seidel, C. A. M. J. Biotechnol. 2001, 86, 163
32. Eggeling, C.; Widengren, J.; Brand, L.; Schaffer, J.; Felekyan, S.; Seidel, C. A. M. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 2979
33. Kapanidis, A. N.; Lee, N. K.; Laurence, T. A.; Doose, S.; Margeat, E.; Weiss, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2004, 101, 8936
34. Kapanidis, A. N.; Laurence, T. A.; Lee, N. K.; Margeat, E.; Kong, X. X.; Weiss, S. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 523
35. Muller, B. K.; Zaychikov, E.; Brauchle, C.; Lamb, D. C. Biophys. J. 2005, 89, 3508
36. Dix, J. A.; Hom, E. F. Y.; Verkman, A. S. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 1896
37. Enderlein, J.; Robbins, D. L.; Ambrose, W. P.; Goodwin, P. M.; Keller, R. A. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 3626
38. Kask, P.; Palo, K.; Ullmann, D.; Gall, K. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 13756
39. Felekyan, S.; Kalinin, S.; Valeri, A.; Seidel, C., A. M. Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 2009, 7183, 71830D
40. Chowdhury, F. N.; Kolber, Z. S.; Barkley, M. D. Rev. Sci. Instrum. 1991, 62, 47
41. Clegg, R. M.; Murchie, A. I. H.; Zechel, A.; Lilley, D. M. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1993, 90, 2994
42. Parkhurst, K. M.; Parkhurst, L. J. Biochemistry 1995, 34, 293
43. Deniz, A. A.; Dahan, M.; Grunwell, J. R.; Ha, T. J.; Faulhaber, A. E.; Chemla, D. S.; Weiss, S.; Schultz, P. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 3670
44. Woźniak, A. K.; Schröder, G.; Grubmüller, H.; Seidel, C. A. M.; Oesterhelt, F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 18337
45. Widengren, J.; Kudryavtsev, V.; Antonik, M.; Berger, S.; Gerken, M.; Seidel, C. A. M. Anal. Chem. 2006, 78, 2039
46. Neubauer, H.; Gaiko, N.; Berger, S.; Schaffer, J.; Eggeling, C.; Tuma, J.; Verdier, L.; Seidel, C. A. M.; Griesinger, C.; Volkmer, A. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12746
47. Iqbal, A.; Arslan, S.; Okumus, B.; Wilson, T. J.; Giraud, G.; Norman, D. G.; Ha, T.; Lilley, D. M. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 11176
48. Murphy, M. C.; Rasnik, I.; Cheng, W.; Lohman, T. M.; Ha, T. J. Biophys. J. 2004, 86, 2530
49. Coman, D.; Russu, I. M. Biophys. J. 2005, 89, 3285
50. Bhattacharya, P. K.; Cha, J.; Barton, J. K. Nucleic Acids Res. 2002, 30, 4740
51. Yakovchuk, P.; Protozanova, E.; Frank-Kamenetskii, M. D. Nucleic Acids Res. 2006, 34, 564
52. Yan, J.; Marko, J. F. Phys. Rev. Lett. 2004, 93
53. Widengren, J.; Schwille, P. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 6416
54. Eggeling, C.; Widengren, J.; Rigler, R.; Seidel, C. A. M. Anal. Chem. 1998, 70, 2651
55. Rasnik, I.; McKinney, S. A.; Ha, T. Nat. Methods 2006, 3, 891
56. Tomschik, M.; van Holde, K.; Zlatanova, J. J. Fluoresc. 2009, 19, 53
57. Yeh, H. C.; Puleo, C. M.; Ho, Y. P.; Bailey, V. J.; Lim, T. C.; Liu, K.; Wang, T. H. Biophys. J. 2008, 95, 729
58. Heilemann, M.; Margeat, E.; Kasper, R.; Sauer, M.; Tinnefeld, P. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 3801
59. Kong, X. X.; Nir, E.; Hamadani, K.; Weiss, S. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 4643
60. Magde, D.; Elson, E. L.; Webb, W. W. Biopolymers 1974, 13, 29
61. Cordes, T.; Vogelsang, J.; Tinnefeld, P. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5018
62. Gregor, I.; Enderlein, J. Photochem. Photobiol. Sci. 2007, 6, 13
63. Maus, M.; Cotlet, M.; Hofkens, J.; Gensch, T.; De Schryver, F. C.; Schaffer, J.; Seidel, C. A. M. Anal. Chem. 2001, 73, 2078
64. Tellinghuisen, J.; Goodwin, P. M.; Ambrose, W. P.; Martin, J. C.; Keller, R. A. Anal. Chem. 1994, 66, 64
65. Zander, C.; Sauer, M.; Drexhage, K. H.; Ko, D. S.; Schulz, A.; Wolfrum, J.; Brand, L.; Eggeling, C.; Seidel, C. A. M. Appl. Phys. B 1996, 63, 517
66. Felekyan, S.; Kühnemuth, R.; Kudryavtsev, V.; Sandhagen, C.; Becker, W.; Seidel, C. A. M. Rev. Sci. Instrum. 2005, 76, 083104
67. Kalinin, S.; Valeri, A.; Antonik, M.; Felekyan, S.; Seidel, C. A. M. J. Phys. Chem. B 2010, submitted
68. Böhmer, M.; Wahl, M.; Rahn, H. J.; Erdmann, R.; Enderlein, J. Chem. Phys. Lett. 2002, 353, 439
69. Enderlein, J.; Gregor, I. Rev. Sci. Instrum. 2005, 76, 033102
70. Kapusta, P.; Wahl, M.; Benda, A.; Hof, M.; Enderlein, J. J. Fluoresc. 2007, 17, 43
71. Schweinberger, E. Multidimensionale Einzelmolekül-Fluoreszenz- Spektroskopie von fluoreszenzmarkierten Biomolekülen. Dissertation, Georg-August-Universität, Göttingen, Germany, 2002.
72. White, S. S.; Li, H. T.; Marsh, R. J.; Piper, J. D.; Leonczek, N. D.; Nicolaou, N.; Bain, A. J.; Ying, L. M.; Klenerman, D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11423
73. Lakowicz, J. R. Principles of Fluorescence Spectroscopy, 3rd ed.; Springer: New York, 2006.
74. Skilling, J.; Bryan, R. K. Mon. Not. R. Astron. Soc. 1984, 211, 111
75. Livesey, A. K.; Skilling, J. Acta Crystallogr., Sect. A 1985, 41, 113
76. Brochon, J. C. Methods Enzymol. 1994, 240, 262
77. Vinogradov, S. A.; Wilson, D. F. Appl. Spectrosc. 2000, 54, 849