Divalent metal cation speciation and binding to surface-bound oligonucleotide single strands studied by second harmonic generation

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 115, Issue 25, 2011, Pages 8338-8345

  Holland, Joseph G ^a   Jordan, David S ^a   Geiger, Franz M ^a  

^a NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ADSORPTION; ANALYTICAL GEOCHEMISTRY; BARIUM; BENCHMARKING; CADMIUM; CADMIUM COMPOUNDS; COMPUTER SIMULATION; ELECTROLYTES; FREE ENERGY; HARMONIC GENERATION; MANGANESE; MANGANESE COMPOUNDS; NONLINEAR OPTICS; OLIGONUCLEOTIDES; POSITIVE IONS; SODIUM CHLORIDE; ZINC; ZINC COMPOUNDS;

ADSORPTION FREE ENERGY; BINDING FREE ENERGY; BIOSENSING APPLICATIONS; DIVALENT CATION; DIVALENT METAL CATIONS; ELECTROLYTE CONCENTRATION; FUNCTIONALIZED; INTERFACIAL POTENTIAL; ION DENSITY; VARYING BACKGROUND;

BINDING ENERGY;

EID: 79959553083     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp202884n     Document Type: Article

References (102)

1. Liu, J.; Lu, Y. Chem. Rev. 2009, 109, 1948
2. Cho, E. J.; Lee, J.-W.; Ellington, A. D. Annu. Rev. Anal. Chem. 2009, 2.
3. Lee, J. S.; Han, M. S.; Mirkin, C. A. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4093
4. Kim, H.-S.; Jung, S.-H.; Kim, S.-H.; Suh, I.-B.; Kim, W. J.; Jung, J.-W.; Yuk, J. s.; Kim, Y.-M.; Ha, K.-S. Proteomics 2006, 6, 6426
5. Record, M. T., Jr. Biopolymers 1977, 14, 2137
6. Bleam, M. L.; Anderson, C. F.; Record, M. T., Jr. Proc. Natl. Acad. Sci. 1980, 77, 3085
7. Pelletier, H.; Sawaya, M. R.; Kumar, A.; Wilson, S. H.; Kraut, J. Science 1994, 264, 1891
8. Hartwig, A. Mutat. Res./Fundam. Mol. Mech. Mutagenesis 2001, 475, 113
9. Owczarzy, R.; Moreira, B. G.; You, Y.; Behlke, M. A.; Walder, J. A. Biochemistry 2008, 47, 5336
10. Yang, L.; Arora, K.; Beard, W. A.; Wilson, S. H.; Schlick, T. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 8441
11. Tuerk, C.; Gold, L. Science 1990, 249, 505
12. Djordjevic, M. Biomol. Eng. 2007, 24, 179
13. Bunka, D. H. J.; Stockley, P. G. Nat. Rev. Microbiol. 2006, 4, 588
14. Mairal, T.; Cengiz Özalp, V.; Lozano Sánchez, P.; Mir, M.; Katakis, I.; O'Sullivan, C. Anal. Bioanal. Chem. 2008, 390, 989
15. Hermann, T.; Patel, D. J. Science 2000, 287, 820
16. Brody, E. N.; Willis, M. C.; Smith, J. D.; Jayasena, S.; Zichi, D.; Gold, L. Mol. Diagn. 1999, 4, 381
17. Tombelli, S.; Minunni, M.; Mascini, M. Biosens. Bioelectron. 2005, 20, 2424
18. Wang, J. Nucleic Acids Res. 2000, 28, 3011
19. Ng, J. H.; Ilag, L. L.; El-Gewely, M. R. Biochips beyond DNA: technologies and applications. In Biotechnology Annual Review; Elsevier: New York, 2003; Vol. 9, p 1.
20. Elbaz, J.; Shlyahovsky, B.; Li, D.; Willner, I. ChemBioChem 2008, 9, 232
21. Wernette, D. P.; Swearingen, C. B.; Cropek, D. M.; Lu, Y.; Sweedler, J. V.; Bohn, P. W. Analyst (Cambridge, U.K.) 2006, 131, 41
22. Feng, K.; Kang, Y.; Zhao, J.-J.; Liu, Y.-L.; Jiang, J.-H.; Shen, G.-L.; Yu, R.-Q. Anal. Biochem. 2008, 378, 38
23. Osborne, S. E.; Matsumura, I.; Ellington, A. D. Curr. Opin. Chem. Biol. 1997, 1, 5
24. Dick, L. W.; McGown, L. B. Anal. Chem. 2004, 76, 3037
25. Wan, Y.; Kim, Y.-t.; Li, N.; Cho, S. K.; Bachoo, R.; Ellington, A. D.; Iqbal, S. M. Cancer Res. 2010, 70, 9371
26. Smirnov, I. V.; Kotch, F. W.; Pickering, I. J.; Davis, J. T.; Shafer, R. H. Biochemistry 2002, 41, 12133
27. Li, L.; Li, B.; Qi, Y.; Jin, Y. Anal. Bioanal. Chem. 2009, 393, 2051
28. Cherian, S.; Gupta, R. K.; Mullin, B. C.; Thundat, T. Biosens. Bioelectron. 2003, 19, 411
29. Xue, X.; Wang, F.; Liu, X. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3244
30. Thorpe, J. H.; Gale, B. C.; Teixeira, S. C. M.; Cardin, C. J. J. Mol. Biol. 2003, 327, 97
31. Tereshko, V.; Wilds, C. J.; Minasov, G.; Prakash, T. P.; Maier, M. A.; Howard, A.; Wawrzak, Z.; Manoharan, M.; Egli, M. Nucleic Acids Res. 2001, 29, 1208
32. Duguid, J.; Bloomfield, V. A.; Benevides, J.; Thomas, G. J., Jr. Biophys. J. 1993, 65, 1916
33. Duguid, J. G.; Bloomfield, V. A.; Benevides, J. M.; Thomas, G. J., Jr. Biophys. J. 1995, 69, 2623
34. Gao, Y.-G.; Sriram, M.; Wang, A. H.-J. Nucleic Acids Res. 1993, 21, 4093
35. Clement, R. M.; Sturm, J.; Daune, M. P. Biopolymers 1973, 12, 405
36. Granot, J.; Kearns, D. R. Biopolymers 1982, 21, 203
37. Kennedy, S. D.; Bryant, R. G. Biophys. J. 1986, 50, 669
38. Braunlin, W. H.; Nordenskiöld, L.; Drakenberg, T. Biopolymers 1989, 28, 1339
39. Langlais, M.; Tajmir-Riahi, H. A.; Savoie, R. Biopolymers 1990, 30, 743
40. Chiu, T. K.; Dickerson, R. E. J. Mol. Biol. 2000, 301, 915
41. Gessner, R. V.; Quigley, G. J.; Wang, A. H. J.; Van der Marel, G. A.; Van Boom, J. H.; Rich, A. Biochemistry 1985, 24, 237
42. Subirana, J. A.; Soler-Lopez, M. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2003, 32, 27
43. Gessner, R. V.; Frederick, C. A.; Quigley, G. J.; Rich, A.; Wang, A. H. J. Biol. Chem. 1989, 264, 7921
44. Cowan, J. A.; Huang, H. W.; Hsu, L. Y. J. Inorg. Biochem. 1993, 52, 121
45. Wright, L. A.; Lerner, L. E. Biopolymers 1994, 34, 691
46. Rose, D. M.; Polnaszek, C. F.; Bryant, R. G. Biopolymers 1982, 21, 653
47. Hackl, E. V.; Kornilova, S. V.; Kapinos, L. E.; Andrushchenko, V. V.; Galkin, V. L.; Grigoriev, D. N.; Blagoi, Y. P. J. Mol. Struct. 1997, 408-409, 229
48. Ahmad, R.; Arakawa, H.; Tajmir-Riahi, H. A. Biophys. J. 2003, 84, 2460
49. Kankia, B. I. Biophys. Chem. 2003, 104, 643
50. Soler-López, M.; Malinina, L.; Tereshko, V.; Zarytova, V.; Subirana, J. J. Biol. Inorg. Chem. 2002, 7, 533
51. Zimmer, C.; Luck, G.; Triebel, H. Biopolymers 1974, 13, 425
52. Waalkes, M. P.; Poirier, L. A. Toxicol. Appl. Pharmacol. 1984, 75, 539
53. Lautner, G.; Balogh, Z. f.; Bardóczy, V.; Mészáros, T.; GyurcsAnyi, R. A. b. E. Analyst (Cambridge, U.K.) 2010, 135, 918
54. D'Orazio, P. Clin. Chim. Acta 2003, 334, 41
55. Wang, J.; Lv, R.; Xu, J.; Xu, D.; Chen, H. Anal. Bioanal. Chem. 2008, 390, 1059
56. Somorjai, G. A. Introduction to Surface Chemistry and Catalysis; John Wiley & Sons, Inc.: New York, 1994.
57. Brown, G. E. Chem. Rev. 1999, 99, 77
58. Liu, J.; Conboy, J. C. Biophys. J. 2005, 89, 2522
59. Wurpel, G. W. H.; Sovago, M.; Bonn, M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 8420
60. Chen, Y.; Nguyen, A.; Niu, L.; Corn, R. M. Langmuir 2009, 25, 5054
61. Barhoumi, A.; Zhang, D.; Halas, N. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14040
62. Moses, S.; Brewer, S. H.; Lowe, L. B.; Lappi, S. E.; Gilvey, L. B. G.; Sauthier, M.; Tenent, R. C.; Feldheim, D. L.; Franzen, S. Langmuir 2004, 20, 11134
63. Libera, J. A.; Cheng, H.; Olvera de la Cruz, M.; Bedzyk, M. J. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 23001
64. Mourougou-Candoni, N.; Naud, C.; Thibaudau, F. Langmuir 2003, 19, 682
65. Georgiadis, R.; Peterlinz, K. P.; Peterson, A. W. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3166
66. Boman, F. C.; Gibbs-Davis, J. M.; Heckman, L. M.; Stepp, B. R.; Nguyen, S. T.; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 844
67. Boman, F. C.; Musorrafiti, M. J.; Gibbs, J. M.; Stepp, B. R.; Salazar, A. M.; Nguyen, S. T.; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 15368
68. Stokes, G. Y.; Gibbs-Davis, J. M.; Boman, F. C.; Stepp, B. R.; Condie, A. G.; Nguyen, S. T.; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 7492
69. Holland, J. G.; Malin, J. N.; Jordan, D. S.; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2567
70. Walter, S. R.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. Lett. 2009, 1, 9
71. Maguire, M. E.; Cowan, J. A. BioMetals 2002, 15, 203
72. Elin, R. J. Am. J. Clin. Pathol. 1994, 102, 616
73. Theophanides, T.; Anastassopoulou, J. Magnesium: current status and new developments, theoretical, biological and medical aspects; Kluwer Academic Publishers: The Netherlands, 1997.
74. Wolf, F. I.; Cittadini, A. Mol. Aspects Med. 2003, 24, 3
75. Rose, D. M.; Bleam, M. L.; Record, M. T.; Bryant, R. G. Proc. Natl. Acad. Sci. 1980, 77, 6289
76. Sissoëff, I.; Grisvard, J.; Guillé, E. Prog. Biophys. Mol. Biol. 1978, 31, 165
77. Eichhorn, G. L.; Shin, Y. A. J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 7323
78. Solt, I.; Simon, I.; Csaszar, A. G.; Fuxreiter, M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 6272
79. Misra, V. K.; Draper, D. E. J. Mol. Biol. 1999, 294, 1135
80. MacKerell, A. D. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 646
81. Anastassopoulou, J.; Theophanides, T. Crit. Rev. Oncol./Hematol. 2002, 42, 79
82. Eisenthal, K. B. Chem. Rev. 1996, 96, 1343
83. Eisenthal, K. B. Chem. Rev. 2006, 106, 1462
84. Boyd, R. W. Nonlinear Optics, 2 nd ed.; Academic Press: New York, 2003.
85. Hayes, P. L.; Chen, E. H.; Achtyl, J. L.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 4269
86. Hayes, P. L.; Malin, J. N.; Jordan, D. S.; Geiger, F. M. Chem. Phys. Lett. 2010, 499, 183
87. Campen, R. K.; Ngo, T. T.; Sovago, M.; Ruysschaert, J.-M.; Bonn, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8037
88. Yan, E. C. Y.; Liu, Y.; Eisenthal, K. B. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 6331
89. Langmuir, D. Aqueous Environmental Geochemistry; Prentice Hall: Upper Saddle River, NJ, 1997.
90. Morel, F. M. M.; Hering, J. G. Principles and Applications of Aquatic Chemistry; John Wiley & Sons, Inc.: New York, 1993.
91. Stumm, W.; Morgan, J. J. Aquatic Chemistry, 3 rd ed.; John Wiley & Sons, Inc.: New York, 1996.
92. Hayes, P. L.; Malin, J. N.; Konek, C. T.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 660
93. Salafsky, J. S.; Eisenthal, K. B. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7752
94. Malin, J. N.; Hayes, P. L.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 2041
95. Malin, J. N.; Holland, J. G.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 17795
96. Malin, J. N.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 1797
97. Hayes, P. L.; Gibbs-Davis, J. M.; Musorrafiti, M. J.; Mifflin, A. L.; Scheidt, K. A.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 8796
98. Mifflin, A. L.; Musorrafiti, M. J.; Konek, C. T.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 24386
99. Al-Abadleh, H. A.; Voges, A. B.; Bertin, P. A.; Nguyen; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11126
100. Williamson, A. W. Physical Chemistry of Surfaces, 5 th ed.; John Wiley & Sons: New York, 1990.
101. Tajmir-Riari, H. A.; Theophanides, T. Can. J. Chem. 1985, 63, 2065
102. McFail-Isom, L.; Sines, C. C.; Williams, L. D. Curr. Opin. Struct. Biol. 1999, 9, 298