Oligonucleotide-based luminescent detection of metal ions

Chemistry - An Asian Journal

Volumn 6, Issue 4, 2011, Pages 986-1003

  Ma, Dik Lung ^a   Chan, Daniel Shiu Hin ^a   Man, Bradley Yat Wah ^a   Leung, Chung Hang ^a  

^a HONG KONG BAPTIST UNIVERSITY   (Hong Kong)

Author keywords

analytical methods; luminescence; metal ions; oligonucleotides; sensors

Indexed keywords

ANALYTICAL METHOD; DETECTION METHODS; LIFE PROCESS; LIVING ORGANISMS; MOLECULAR ENTITIES; SENSING PLATFORMS;

BIOLOGY; LUMINESCENCE; METAL IONS; OLIGONUCLEOTIDES; SENSORS;

METALS;

APTAMER; COLORING AGENT; COORDINATION COMPOUND; DEOXYRIBOZYME; METAL; NANOPARTICLE; OLIGONUCLEOTIDE; POLYMER;

CHEMISTRY; GENETIC PROCEDURES; METABOLISM; METHODOLOGY; REVIEW;

APTAMERS, NUCLEOTIDE; BIOSENSING TECHNIQUES; COLORING AGENTS; COORDINATION COMPLEXES; DNA, CATALYTIC; METALS; NANOPARTICLES; OLIGONUCLEOTIDES; POLYMERS;

EID: 79953049246     PISSN: 18614728     EISSN: 1861471X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/asia.201000870     Document Type: Review

References (159)

1. F. P. Guengerich, J. Biol. Chem. 2009, 284, 709.
2. V. K. Batra, W. A. Beard, D. D. Shock, J. M. Krahn, L. C. Pedersen, S. H. Wilson, Structure 2006, 14, 757-766.
3. J. T. Groves, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 3569-3574.
4. B. M. Hoffman, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 3575-3578.
5. O. Einsle, F. A. Tezcan, S. L. A. Andrade, B. Schmid, M. Yoshida, J. B. Howard, D. C. Rees, Science 2002, 297, 1696.
6. H. B. Gray, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003, 100, 3563-3568.
7. J. B. Whitfield, V. Dy, R. McQuilty, G. Zhu, A. C. Heath, G. W. Montgomery, N. G. Martin, Environ. Health Perspect. 2010, 118, 776-782.
8. J. E. Marcovecchio, S. E. Botte, R. H. Freije, Handbook of Water Analysis, CRC Press LLC, 2007, pp. 275-311.
9. M. Moldovan, E. M. Krupp, A. E. Holliday, O. F. X. Donard, J. Anal. At. Spectrom. 2004, 19, 815-822.
10. H. E. Allen, W. R. Matson, K. H. Macy, J. Water Pollut. Control Fed. 1970, 42, 573-581.
11. P. Sonthalia, E. McGaw, Y. Show, G. M. Swain, Anal. Chim. Acta 2004, 522, 35-44.
12. S. Wang, E. S. Forzani, N. Tao, Anal. Chem. 2007, 79, 4427-4432.
13. M. Chen, R. M. Cassidy, J. Chromatogr. A 1993, 640, 425-431.
14. W. Beck, H. Engelhardt, Chromatographia 1992, 33, 313-316.
15. A. R. Timerbaev, O. A. Shpigun, Electrophoresis 2000, 21, 4179-4191.
16. L. Prodi, F. Bolletta, M. Montalti, N. Zaccheroni, Coord. Chem. Rev. 2000, 205, 59-83.
17. C. Bargossi, M. C. Fiorini, M. Montalti, L. Prodi, N. Zaccheroni, Coord. Chem. Rev. 2000, 208, 17-32.
18. I. Bontidean, C. Berggren, G. Johansson, E. Csoeregi, B. Mattiasson, J. R. Lloyd, K. J. Jakeman, N. L. Brown, Anal. Chem. 1998, 70, 4162-4169.
19. S. Cherian, R. K. Gupta, B. C. Mullin, T. Thundat, Biosens. Bioelectron. 2003, 19, 411-416.
20. S. Krizkova, D. Huska, M. Beklova, J. Hubalek, V. Adam, L. Trnkova, R. Kizek, Environ. Toxicol. Chem. 2010, 29, 492-496.
21. T. Lan, K. Furuya, Y. Lu, Chem. Commun. 2010, 46, 3896-3898.
22. X. Yang, J. Xu, X. Tang, H. Liu, D. Tian, Chem. Commun. 2010, 46, 3107-3109.
23. A. D. Ellington, J. W. Szostak, Nature 1990, 346, 818-822.
24. C. Tuerk, L. Gold, Science 1990, 249, 505-510.
25. R. R. Breaker, Chem. Rev. 1997, 97, 371-390.
26. S. E. Osborne, A. D. Ellington, Chem. Rev. 1997, 97, 349-370.
27. D. S. Wilson, J. W. Szostak, Annu. Rev. Biochem. 1999, 68, 611-647.
28. M. Famulok, G. Mayer, M. Blind, Acc. Chem. Res. 2000, 33, 591-599.
29. J. Liu, Z. Cao, Y. Lu, Chem. Rev. 2009, 109, 1948-1998.
30. I. Willner, B. Shlyahovsky, M. Zayats, B. Willner, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1153-1165.
31. N. K. Navani, Y. Li, Curr. Opin. Chem. Biol. 2006, 10, 272-281.
32. R. Nutiu, Y. Li, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 4771-4778.
33. R. Nutiu, Y. Li, Methods 2005, 37, 16-25.
34. Y. Li. R. Nutiu, Angew. Chem. 2005, 117, 1085-1089
35. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 1061-1065.
36. V. Pavlov, B. Shlyahovsky, I. Willner, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 6522-6523.
37. B. Shlyahovsky, D. Li, Y. Weizmann, R. Nowarski, M. Kotler, I. Willner, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 3814-3815.
38. K. Kruger, P. J. Grabowski, A. J. Zaug, J. Sands, D. E. Gottschling, T. R. Cech, Cell 1982, 31, 147-157.
39. R. R. Breaker, Nat. Biotechnol. 1997, 15, 427-431.
40. R. R. Breaker, Curr. Opin. Chem. Biol. 1997, 1, 26-31.
41. R. R. Breaker, Science 2000, 290, 2095-2096.
42. L. A. Cunningham, J. Li, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4518-4519.
43. A. M. Pyle, Science 1993, 261, 709-714.
44. M. Yarus, FASEB J. 1993, 7, 31-39.
45. G. F. Joyce, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998, 95, 5845-5847.
46. T. A. Steitz, J. A. Steitz, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1993, 90, 6498-6502.
47. R. R. Breaker, G. F. Joyce, Chem. Biol. 1994, 1, 223-229.
48. R. R. Breaker, G. F. Joyce, Chem. Biol. 1995, 2, 655-660.
49. N. Carmi, L. A. Shultz, R. R. Breaker, Chem. Biol. 1996, 3, 1039-1046.
50. N. Carmi, H. R. Balkhi, R. R. Breaker, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1998, 95, 2233-2237.
51. Z. Liu, S. H. J. Mei, J. D. Brennan, Y. Li, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 7539-7545.
52. Y. Lu, J. Liu, J. Li, P. J. Bruesehoff, C. M. B. Pavot, A. K. Brown, Biosens. Bioelectron. 2003, 18, 529-540.
53. J. Liu, Y. Lu, Methods Mol. Biol. 2006, 335, 275-288.
54. Z. Wang, J. H. Lee, Y. Lu, Adv. Mater. 2008, 20, 3263-3267.
55. J. Liu, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12677-12683.
56. S. Katz, Biochim. Biophys. Acta 1963, 68, 240-253.
57. S. Katz, J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 2238-2245.
58. A. Ono, H. Togashi, Angew. Chem. 2004, 116, 4400-4402
59. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 4300-4302.
60. Y. Miyake, H. Togashi, M. Tashiro, H. Yamaguchi, S. Oda, M. Kudo, Y. Tanaka, Y. Kondo, R. Sawa, T. Fujimoto, T. Machinami, A. Ono, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2172-2173.
61. Y. Tanaka, S. Oda, H. Yamaguchi, Y. Kondo, C. Kojima, A. Ono, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 244-245.
62. R. B. Simpson, J. Am. Chem. Soc. 1964, 86, 2059-2065.
63. N. A. Froeystein, E. Sletten, J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 3240-3250.
64. Z. Kuklenyik, L. G. Marzilli, Inorg. Chem. 1996, 35, 5654-5662.
65. A. Ono, S. Cao, H. Togashi, M. Tashiro, T. Fujimoto, T. Machinami, S. Oda, Y. Miyake, I. Okamoto, Y. Tanaka, Chem. Commun. 2008, 4825-4827.
66. P. M. Bolger, B. A. Schwetz, New Engl. J. Med. 2002, 347, 1735-1736.
67. T. W. Clarkson, L. Magos, G. J. Myers, New Engl. J. Med. 2003, 349, 1731-1737.
68. D. W. Boening, Chemosphere 2000, 40, 1335-1351.
69. S. Kim, J. E. Choi, J. Choi, K.-H. Chung, K. Park, J. Yi, D.-Y. Ryu, Toxicol. In Vitro 2009, 23, 1076-1084.
70. G. N. Parkinson, M. P. H. Lee, S. Neidle, Nature 2002, 417, 876-880.
71. T. Simonsson, Biol. Chem. 2001, 382, 621-628.
72. A. T. Phan, J.-L. Mergny, Nucleic Acids Res. 2002, 30, 4618-4625.
73. D. Miyoshi, A. Nakao, N. Sugimoto, FEBS Lett. 2001, 496, 128-131.
74. D. Miyoshi, A. Nakao, T. Toda, N. Sugimoto, Nucleic Acids Res. 2003, 31, 1156-1163.
75. F. W. Kotch, J. C. Fettinger, J. T. Davis, Org. Lett. 2000, 2, 3277-3280.
76. C.-K. Chiang, C.-C. Huang, C.-W. Liu, H.-T. Chang, Anal. Chem. 2008, 80, 3716-3721.
77. T. Li, E. Wang, S. Dong, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15082-15083.
78. I. V. Smirnov, F. W. Kotch, I. J. Pickering, J. T. Davis, R. H. Shafer, Biochemistry 2002, 41, 12133-12139.
79. F. M. Chen, Biochemistry 1992, 31, 3769-3776.
80. B. I. Kankia, L. A. Marky, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10799-10804.
81. P. Kofuji, E. A. Newman, Neuroscience 2004, 129, 1043-1054.
82. P. M. Suter, Nutr. Rev. 1998, 56, 151-153.
83. T. Li, E. Wang, S. Dong, Chem. Commun. 2009, 580-582.
84. X. Yang, T. Li, B. Li, E. Wang, Analyst 2010, 135, 71-75.
85. A. K. Brown, J. Li, C. M. B. Pavot, Y. Lu, Biochemistry 2003, 42, 7152.
86. A. Peracchi, J. Biol. Chem. 2000, 275, 11693-11697.
87. R. P. G. Cruz, J. B. Withers, Y. Li, Chem. Biol. 2004, 11, 57-67.
88. J. Liu, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 15208-15216.
89. H. K. Kim, I. Rasnik, J. W. Liu, T. J. Ha, Y. Lu, Nat. Chem. Biol. 2007, 3, 763-768.
90. H.-K. Kim, J. Liu, J. Li, N. Nagraj, M. Li, C. M. B. Pivot, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 6896.
91. K. Schlosser, J. Gu, L. Sule, Y. Li, Nucleic Acids Res. 2008, 36, 1472-1481.
92. D. Faulhammer, M. Famulok, Angew. Chem. 1996, 108, 2984-2988
93. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1996, 35, 2837-2841.
94. S. W. Santoro, G. F. Joyce, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1997, 94, 4262-4266.
95. J. Li, W. Zheng, A. H. Kwon, Y. Lu, Nucleic Acids Res. 2000, 28, 481-488.
96. J. Li, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 10466-10467.
97. H. Needleman, Annu. Rev. Med. 2004, 55, 209-222.
98. J. Liu, Y. Lu, Anal. Chem. 2003, 75, 6666-6672.
99. J. Liu, A. K. Brown, X. Meng, D. M. Cropek, J. D. Istok, D. B. Watson, Y. Lu, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2007, 104, 2056-2061.
100. J. Liu, Y. Lu, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 9838-9839.
101. C. B. Swearingen, D. P. Wernette, D. M. Cropek, Y. Lu, J. V. Sweedler, P. W. Bohn, Anal. Chem. 2005, 77, 442-448.
102. C.-W. Liu, C.-C. Huang, H.-T. Chang, Anal. Chem. 2009, 81, 2383-2387.
103. Z. Wang, J. H. Lee, Y. Lu, Chem. Commun. 2008, 6005-6007.
104. Y. Wen, F. Xing, S. He, S. Song, L. Wang, Y. Long, D. Li, C. Fan, Chem. Commun. 2010, 46, 2596-2598.
105. C. Zhao, K. Qu, Y. Song, C. Xu, J. Ren, X. Qu, Chem. Eur. J. 2010, 16, 8147-8154.
106. H. Ueyama, M. Takagi, S. Takenaka, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14286-14287.
107. S. Nagatoishi, T. Nojima, B. Juskowiak, S. Takenaka, Angew. Chem. 2005, 117, 5195-5198
108. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 5067-5070.
109. S. Shimron, J. Elbaz, A. Henning, I. Willner, Chem. Commun. 2010, 46, 3250-3252.
110. S. J. Ahn, J. Costa, J. R. Emanuel, Nucleic Acids Res. 1996, 24, 2623-2625.
111. F. Vitzthum, G. Geiger, H. Bisswanger, H. Brunner, J. Bernhagen, Anal. Biochem. 1999, 276, 59-64.
112. J. Leggate, R. Allain, L. Isaac, B. W. Blais, Biotechnol. Lett. 2006, 28, 1587-1594.
113. M. Mecklenburg, A. Grauers, B. R. Joensson, A. Weber, B. Danielsson, Anal. Chim. Acta 1997, 347, 79-86.
114. B. P. Bowen, N. W. Woodbury, Photochem. Photobiol. 2003, 78, 582-586.
115. D.-M. Kong, Y.-E. Ma, J. Wu, H.-X. Shen, Chem. Eur. J. 2009, 15, 901-909.
116. J. Wang, B. Liu, Chem. Commun. 2008, 4759-4761.
117. Y.-H. Lin, W.-L. Tseng, Chem. Commun. 2009, 6619-6621.
118. B. Liu, Biosens. Bioelectron. 2008, 24, 756-760.
119. J.-L. Mergny, C. HélÃne, Nat. Med. 1998, 4, 1366-1367.
120. D. Monchaud, M.-P. Teulade-Fichou, Org. Biomol. Chem. 2008, 6, 627-636.
121. A. Arola, R. Vilar, Curr. Top. Med. Chem. 2008, 8, 1405-1415.
122. S. N. Georgiades, N. H. A. Karim, K. Suntharalingam, R. Vilar, Angew. Chem. 2010, 122, 4114-4128
123. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 4020-4034.
124. D.-M. Kong, Y.-E. Ma, J.-H. Guo, W. Yang, H.-X. Shen, Anal. Chem. 2009, 81, 2678-2684.
125. D.-M. Kong, J.-H. Guo, W. Yang, Y.-E. Ma, H.-X. Shen, Biosens. Bioelectron. 2009, 25, 88-93.
126. C.-C. Huang, H.-T. Chang, Chem. Commun. 2008, 1461-1463.
127. A. E. Friedman, J. C. Chambron, J. P. Sauvage, N. J. Turro, J. K. Barton, J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 4960-4962.
128. Q. Xiao, S. Huang, Y. Ge, Z. He, Y. Liu, J. Liang, J. Fluoresc. 2010, 20, 541-549.
129. D. S.-H. Chan, H.-M. Lee, C.-M. Che, C.-H. Leung, D.-L. Ma, Chem. Commun. 2009, 7479-7481.
130. B. Y.-W. Man, D. S.-H. Chan, S.-W. Ang, F. Yang, H. Yang, S.-C. Yan, C.-M. Ho, C.-M. Che, C.-H. Leung, D.-L. Ma, Chem. Commun. 2010, 46, 8534-8536.
131. X.-H. Zhou, D.-M. Kong, H.-X. Shen, Anal. Chem. 2010, 82, 789-793.
132. M. S. Choi, M. Yoon, J.-O. Baeg, J. Kim, Chem. Commun. 2009, 7419-7421.
133. F. He, Y. Tang, S. Wang, Y. Li, D. Zhu, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12343-12346.
134. Y. Tang, F. He, M. Yu, F. Feng, L. An, H. Sun, S. Wang, Y. Li, D. Zhu, Macromol. Rapid Commun. 2006, 27, 389-392.
135. X. Liu, Y. Tang, L. Wang, J. Zhang, S. Song, C. Fan, S. Wang, Adv. Mater. 2007, 19, 1471-1473.
136. X. Ren, Q.-H. Xu, Langmuir 2009, 25, 29-31.
137. F. M. Raymo, Adv. Mater. 2002, 14, 401-414.
138. J. P. Hayes, Introduction To Digital Logic Design, Addison-Wesley Publishing Company, Reading, MA, 1993.
139. A. P. dea Silva, Nature 2008, 454, 417-418.
140. A. P. dea Silva, N. H. Q. Gunaratne, C. P. McCoy, Nature 1993, 364, 42-44.
141. D. C. Magri, G. J. Brown, G. D. McClean, A. P. dea Silva, J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4950-4951.
142. H. J. Jung, N. Singh, D. Y. Lee, D. O. Jang, Tetrahedron Lett. 2009, 50, 5555-5558.
143. A.-F. Li, Y.-B. Ruan, Q.-Q. Jiang, W.-B. He, Y.-B. Jiang, Chem. Eur. J. 2010, 16, 5794-5802.
144. P. Suresh, I. A. Azath, K. Pitchumani, Sens. Actuators B 2010, 146, 273-277.
145. P. Singh, S. Kumar, New J. Chem. 2006, 30, 1553-1556.
146. Z. Dong, Z. Dong, J. Ren, J. Jin, P. Wang, J. Jiang, R. Li, J. Ma, Microporous Mesoporous Mater. 2010, 135, 170-177.
147. X. Chen, Z. Li, Y. Xiang, A. Tong, Tetrahedron Lett. 2008, 49, 4697-4700.
148. J. Elbaz, O. Lioubashevski, F. Wang, F. Remacle, R. D. Levine, I. Willner, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 417-422.
149. S. Bi, Y. Yan, S. Hao, S. Zhang, Angew. Chem. 2010, 122, 4540-4544
150. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 4438-4442.
151. M. Moshe, J. Elbaz, I. Willner, Nano Lett. 2009, 9, 1196-1200.
152. D. Miyoshi, M. Inoue, N. Sugimoto, Angew. Chem. 2006, 118, 7880-7883
153. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 7716-7719.
154. R. Freeman, T. Finder, I. Willner, Angew. Chem. 2009, 121, 7958-7961
155. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 7818-7821.
156. C.-S. Wu, M. K. Khaing Oo, X. Fan, ACS Nano 2010, 4, 5897-5904.
157. T. Konry, D. R. Walt, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13232-13233.
158. P. Montcourrier, P. H. Mangeat, C. Valembois, G. Salazar, A. Sahuquet, C. Duperray, H. Rochefort, J. Chem. Sci. 1994, 107, 2381-2391.
159. I. L. Cameron, N. K. R. Smith, T. B. Pool, R. L. Sparks, Cancer Res. 1980, 40, 1493-1500.