Electrostatics of nucleic acid folding under conformational constraint

Journal of the American Chemical Society

Volumn 134, Issue 10, 2012, Pages 4607-4614

  Anthony, Peter C ^a   Sim, Adelene Y L ^a   Chu, Vincent B ^a   Doniach, Sebastian ^a   Block, Steven M ^a   Herschlag, Daniel ^a  

^a STANFORD UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CONFORMATIONAL CONSTRAINTS; CONFORMATIONAL STATE; CORRELATION EFFECT; DNA DUPLEXES; DNA HAIRPIN; ELECTROSTATIC THEORIES; FOLDED STATE; HIGH RESOLUTION; ION CONCENTRATIONS; LOW CONCENTRATIONS; MONOVALENT CATIONS; OPTICALTRAPPING; POISSON-BOLTZMANN; POISSON-BOLTZMANN THEORY; REASONABLE ACCURACY; RNA FOLDING; SINGLE-MOLECULE; VALENCIES;

BIOMOLECULES; CONFORMATIONS; ELECTROSTATICS; EXPERIMENTS; MEAN FIELD THEORY; RNA;

POSITIVE IONS;

CATION; DNA; MAGNESIUM ION; NUCLEIC ACID; RNA;

ARTICLE; CONFORMATIONAL TRANSITION; DNA CONFORMATION; DNA HAIRPIN; RNA CONFORMATION; STATIC ELECTRICITY;

NUCLEIC ACID CONFORMATION; NUCLEIC ACIDS; POISSON DISTRIBUTION; STATIC ELECTRICITY;

EID: 84858228831     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja208466h     Document Type: Article

References (91)

1. Cruz, J. A.; Westhof, E. Cell 2009, 136, 604-9
2. Chu, V. B.; Bai, Y.; Lipfert, J.; Herschlag, D.; Doniach, S. Curr. Opin. Chem. Biol. 2008, 12, 619-25
3. Bai, Y.; Greenfeld, M.; Travers, K. J.; Chu, V. B.; Lipfert, J.; Doniach, S.; Herschlag, D. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14981-8
4. Record, M. T., Jr.; Anderson, C. F.; Lohman, T. M. Q. Rev. Biophys. 1978, 11, 103-78
5. Garcia-Garcia, C.; Draper, D. E. J. Mol. Biol. 2003, 331, 75-88
6. Draper, D. E. Biophys. J. 2008, 95, 5489-95
7. Manning, G. S. J. Chem. Phys. 1969, 51, 924-33
8. Sharp, K. A.; Honig, B. Curr. Opin. Struct. Biol. 1995, 5, 323-8
9. Honig, B.; Nicholls, A. Science 1995, 268, 1144-9
10. Misra, V. K.; Draper, D. E. J. Mol. Biol. 1999, 294, 1135-47
11. Misra, V. K.; Sharp, K. A.; Friedman, R. A.; Honig, B. J. Mol. Biol. 1994, 238, 245-63
12. Rouzina, I.; Bloomfield, V. A. Biophys. Chem. 1997, 64, 139-55
13. Heilman-Miller, S. L.; Thirumalai, D.; Woodson, S. A. J. Mol. Biol. 2001, 306, 1157-66
14. Perez-Salas, U. A.; Rangan, P.; Krueger, S.; Briber, R. M.; Thirumalai, D.; Woodson, S. A. Biochemistry 2004, 43, 1746-53
15. Russell, R.; Millett, I. S.; Tate, M. W.; Kwok, L. W.; Nakatani, B.; Gruner, S. M.; Mochrie, S. G.; Pande, V.; Doniach, S.; Herschlag, D.; Pollack, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2002, 99, 4266-71
16. Das, R.; Kwok, L. W.; Millett, I. S.; Bai, Y.; Mills, T. T.; Jacob, J.; Maskel, G. S.; Seifert, S.; Mochrie, S. G.; Thiyagarajan, P.; Doniach, S.; Pollack, L.; Herschlag, D. J. Mol. Biol. 2003, 332, 311-9
17. Misra, V. K.; Draper, D. E. J. Mol. Biol. 2002, 317, 507-21
18. Grilley, D.; Misra, V.; Caliskan, G.; Draper, D. E. Biochemistry 2007, 46, 10266-78
19. Soto, A. M.; Misra, V.; Draper, D. E. Biochemistry 2007, 46, 2973-83
20. Andresen, K.; Das, R.; Park, H. Y.; Smith, H.; Kwok, L. W.; Lamb, J. S.; Kirkland, E. J.; Herschlag, D.; Finkelstein, K. D.; Pollack, L. Phys. Rev. Lett. 2004, 93, 248103
21. Das, R.; Mills, T. T.; Kwok, L. W.; Maskel, G. S.; Millett, I. S.; Doniach, S.; Finkelstein, K. D.; Herschlag, D.; Pollack, L. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 188103
22. Pabit, S. A.; Qiu, X.; Lamb, J. S.; Li, L.; Meisburger, S. P.; Pollack, L. Nucleic Acids Res. 2009, 37, 3887-96
23. Pabit, S. A.; Meisburger, S. P.; Li, L.; Blose, J. M.; Jones, C. D.; Pollack, L. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16334-6
24. Bai, Y.; Chu, V. B.; Lipfert, J.; Pande, V. S.; Herschlag, D.; Doniach, S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 12334-41
25. Bond, J. P.; Anderson, C. F.; Record, M. T., Jr. Biophys. J. 1994, 67, 825-36
26. Shkel, I. A.; Record, M. T., Jr. Biochemistry 2004, 43, 7090-101
27. Tan, Z. J.; Chen, S. J. Biophys. J. 2006, 90, 1175-90
28. Tan, Z. J.; Chen, S. J. Biophys. J. 2007, 92, 3615-32
29. Korolev, N.; Lyubartsev, A. P.; Nordenskiold, L. Biophys. J. 1998, 75, 3041-56
30. Goddard, N. L.; Bonnet, G.; Krichevsky, O.; Libchaber, A. Phys. Rev. Lett. 2000, 85, 2400-3
31. Jung, J.; Van Orden, A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1240-9
32. Ma, H.; Proctor, D. J.; Kierzek, E.; Kierzek, R.; Bevilacqua, P. C.; Gruebele, M. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1523-30
33. Korolev, N.; Lyubartsev, A. P.; Nordenskiold, L. J. Biomol. Struct. Dyn. 2002, 20, 275-90
34. MacGillivray, A. D.; McMullen, A. I. J. Theor. Biol. 1968, 19, 159-68
35. Woodside, M. T.; Behnke-Parks, W. M.; Larizadeh, K.; Travers, K.; Herschlag, D.; Block, S. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 6190-5
36. Neuman, K. C.; Block, S. M. Rev. Sci. Instrum. 2004, 75, 2787-809
37. Marko, J. F.; Siggia, E. D. Macromolecules 1995, 28, 8759-70
38. Bustamante, C.; Marko, J. F.; Siggia, E. D.; Smith, S. Science 1994, 265, 1599-600
39. Greenleaf, W. J.; Woodside, M. T.; Abbondanzieri, E. A.; Block, S. M. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 208102
40. Svoboda, K.; Block, S. M. Cell 1994, 77, 773-84
41. Woodside, M. T.; Anthony, P. C.; Behnke-Parks, W. M.; Larizadeh, K.; Herschlag, D.; Block, S. M. Science 2006, 314, 1001-4
42. Huguet, J. M.; Bizarro, C. V.; Forns, N.; Smith, S. B.; Bustamante, C.; Ritort, F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 15431-6
43. Dessinges, M. N.; Maier, B.; Zhang, Y.; Peliti, M.; Bensimon, D.; Croquette, V. Phys. Rev. Lett. 2002, 89, 248102
44. Cocco, S.; Marko, J. F.; Monasson, R.; Sarkar, A.; Yan, J. Eur. Phys. J. E 2003, 10, 249-63
45. Macke, T. J.; Case, D. A. Mol. Model. Nucleic Acids 1998, 682, 379-393
46. Ohtaki, H.; Radnai, T. Chem. Rev. 1993, 93, 1157-204
47. Baker, N. A.; Sept, D.; Joseph, S.; Holst, M. J.; McCammon, J. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98, 10037-41
48. Dolinsky, T. J.; Czodrowski, P.; Li, H.; Nielsen, J. E.; Jensen, J. H.; Klebe, G.; Baker, N. A. Nucleic Acids Res. 2007, 35, W522-5
49. Dolinsky, T. J.; Nielsen, J. E.; McCammon, J. A.; Baker, N. A. Nucleic Acids Res. 2004, 32, W665-7
50. Chu, V. B.; Bai, Y.; Lipfert, J.; Herschlag, D.; Doniach, S. Biophys. J. 2007, 93, 3202-9
51. Frankkamenetskii, M. D.; Anshelevich, V. V.; Lukashin, A. V. Usp. Fiz. Nauk 1987, 151, 595-618
52. Kotin, L. J. Mol. Biol. 1963, 7, 309-11
53. Schildkraut, C. Biopolymers 1965, 3, 195-208
54. Record, M. T., Jr. Biopolymers 1967, 5, 975-92
55. Baldwin, R. L. Acc. Chem. Res. 1971, 4, 265-72
56. Tan, Z. J.; Chen, S. J. Methods Enzymol. 2009, 469, 465-87
57. Leipply, D.; Lambert, D.; Draper, D. E. Methods Enzymol. 2009, 469, 433-63
58. Record, M. T., Jr.; Zhang, W.; Anderson, C. F. Adv. Protein Chem. 1998, 51, 281-353
59. Rouzina, I.; Bloomfield, V. A. Biophys. J. 1999, 77, 3242-51
60. Bleam, M. L.; Anderson, C. F.; Record, M. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1980, 77, 3085-9
61. Collins, J. M.; Rogers, K. S. Chem.-Biol. Interact. 1977, 19, 197-203
62. Nakano, S.; Fujimoto, M.; Hara, H.; Sugimoto, N. Nucleic Acids Res. 1999, 27, 2957-65
63. Orosz, J. M.; Wetmur, J. G. Biopolymers 1977, 16, 1183-99
64. Stellwagen, E.; Muse, J. M.; Stellwagen, N. C. Biochemistry 2011, 50, 3084-94
65. Trend, B. L.; Knoll, D. A.; Ueno, M.; Evans, D. F.; Bloomfield, V. A. Biophys. J. 1990, 57, 829-34
66. Vieregg, J.; Cheng, W.; Bustamante, C.; Tinoco, I., Jr. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14966-73
67. Lambert, D.; Leipply, D.; Shiman, R.; Draper, D. E. J. Mol. Biol. 2009, 390, 791-804
68. Smith, S. B.; Cui, Y.; Bustamante, C. Science 1996, 271, 795-9
69. Owczarzy, R.; Moreira, B. G.; You, Y.; Behlke, M. A.; Walder, J. A. Biochemistry 2008, 47, 5336-53
70. Williams, A. P.; Longfellow, C. E.; Freier, S. M.; Kierzek, R.; Turner, D. H. Biochemistry 1989, 28, 4283-91
71. Anderson, C. F.; Record, M. T., Jr. Annu. Rev. Biophys. Biophys. Chem. 1990, 19, 423-65
72. Granot, J.; Kearns, D. R. Biopolymers 1982, 21, 219-32
73. Grochowski, P.; Trylska, J. Biopolymers 2008, 89, 93-113
74. Grosberg, A. Y.; Nguyen, T. T.; Shklovskii, B. I. Rev. Mod. Phys. 2002, 74, 329-45
75. Ni, H. H.; Anderson, C. F.; Record, M. T. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 3489-504
76. Pack, G. R.; Wong, L.; Lamm, G. Biopolymers 1999, 49, 575-90
77. Shklovskii, B. I. Phys. Rev. E 1999, 60, 5802-11
78. Tan, Z. J.; Chen, S. J. Biophys. J. 2008, 95, 738-52
79. Murphy, M. C.; Rasnik, I.; Cheng, W.; Lohman, T. M.; Ha, T. J. Biophys. J. 2004, 86, 2530-7
80. Zuker, M. Nucleic Acids Res. 2003, 31, 3406-15
81. Wensel, T. G.; Meares, C. F.; Vlachy, V.; Matthew, J. B. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1986, 83, 3267-71
82. Grilley, D.; Soto, A. M.; Draper, D. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 14003-8
83. Rialdi, G.; Levy, J.; Biltonen, R. Biochemistry 1972, 11, 2472-9
84. Record, M. T. Biopolymers 1975, 14, 2137-58
85. Record, M. T.; Lohman, T. M. Biopolymers 1978, 17, 159-66
86. Record, M. T., Jr.; Woodbury, C. P.; Lohman, T. M. Biopolymers 1976, 15, 893-915
87. Bokinsky, G.; Rueda, D.; Misra, V. K.; Rhodes, M. M.; Gordus, A.; Babcock, H. P.; Walter, N. G.; Zhuang, X. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2003, 100, 9302-7
88. Misra, V. K.; Shiman, R.; Draper, D. E. Biopolymers 2003, 69, 118-36
89. Dove, W. F.; Davidson, N. J. Mol. Biol. 1962, 5, 467-78
90. Privalov, P. L.; Ptitsyn, O. B.; Birshtei, T. Biopolymers 1969, 8, 559-71
91. Chen, A. A.; Marucho, M.; Baker, N. A.; Pappu, R. V. Methods Enzymol. 2009, 469, 411-32