Importance of length and sequence order on magnesium binding to surface-bound oligonucleotides studied by second harmonic generation and atomic force microscopy

Journal of Physical Chemistry B

Volumn 116, Issue 22, 2012, Pages 6302-6310

  Holland, Joseph G ^a   Geiger, Franz M ^a  

^a NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ATOMIC FORCE MICROSCOPY; BINDING ENERGY; MAGNESIUM; METAL IONS; NONLINEAR OPTICS; PH EFFECTS; POSITIVE IONS; SODIUM CHLORIDE;

AFM; AQUEOUS CONDITION; AVERAGE VALUES; BINDING FREE ENERGY; CHEMICALLY MODIFIED; COOPERATIVITY; COULOMB REPULSIONS; CRITICAL NUMBERS; FREE ENERGY OF BINDING; FUNCTIONALIZED SURFACES; HEIGHT PROFILES; ION DENSITY; LINEAR RELATIONSHIPS; MAGNESIUM IONS; POSITIVE CORRELATIONS; PREDICTIVE CAPABILITIES; SHARP CONTRAST; SOLID SUPPORTS; SURFACE BOUNDS; SURFACE HEIGHT; TAPPING-MODE ATOMIC FORCE MICROSCOPY;

OLIGONUCLEOTIDES;

EID: 84861911882     PISSN: 15206106     EISSN: 15205207     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp301573g     Document Type: Article

References (76)

1. Draper, D. E.; Grilley, D.; Soto, A. M. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2005, 34, 221-243
2. Record, M. T. Biopolymers 1975, 14, 2137-2158
3. Sines, C. C.; McFail-Isom, L.; Howerton, S. B.; VanDerveer, D.; Williams, L. D. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11048-11056
4. Davey, C. A.; Richmond, T. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002, 99, 11169-11174
5. Dobi, A.; v. Agoston, D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1998, 95, 5981-5986
6. Cowan, J. A.; Pingoud, A. M. Springer: Berlin, 2004; Vol. 14, pp 339-360.
7. DeHaseth, P. L.; Lohman, T. M.; Record, M. T. Biochemistry 1977, 16, 4783-4790
8. Wu, F. Y. H.; Wu, C. W. Annu. Rev. Nutr. 1987, 7, 251-272
9. Ghosh, A.; Ginty, D. D.; Bading, H.; Greenberg, M. E. J. Neurobiol. 1994, 25, 294-303
10. Kunkel, T. A.; Loeb, L. A. J. Biol. Chem. 1979, 254, 5718-5725
11. Liu, J.; Cao, Z.; Lu, Y. Chem. Rev. 2009, 109, 1948-1998
12. Liu, J.; Brown, A. K.; Meng, X.; Cropek, D. M.; Istok, J. D.; Watson, D. B.; Lu, Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104, 2056-2061
13. Cho, E. J.; Lee, J.-W.; Ellington, A. D. Annu. Rev. Anal. Chem. 2009, 2, 241
14. Dalavoy, T. S.; Wernette, D. P.; Gong, M.; Sweedler, J. V.; Lu, Y.; Flachsbart, B. R.; Shannon, M. A.; Bohn, P. W.; Cropek, D. M. Lab Chip 2008, 8, 786
15. Tombelli, S.; Minunni, M.; Mascini, M. Biosens. Bioelectron. 2005, 20, 2424-2434
16. D'Orazio, P. Clin. Chim. Acta 2003, 334, 41-69
17. Wan, Y.; Kim, Y.-t.; Li, N.; Cho, S. K.; Bachoo, R.; Ellington, A. D.; Iqbal, S. M. Cancer Res. 2010, 70, 9371-9380
18. Lautner, G.; Balogh, Z.; Bardoczy, V.; Meszaros, T.; Gyurcsanyi, R. E. Analyst 2010, 135, 918-926
19. Mirkin, C. A.; Letsinger, R. L.; Mucic, R. C.; Storhoff, J. J. Nature 1996, 382, 607-609
20. Seeman, N. C. Nature 2003, 421, 427-431
21. Wang, X.; Liu, F.; Wang, K. L.; Ozkan, C. S. J. Nanoelectron. Optoelectron. 2006, 1, 203-210
22. Le, J. D.; Pinto, Y.; Seeman, N. C.; Musier-Forsyth, K.; Taton, T. A.; Kiehl, R. A. Nano Lett. 2004, 4, 2343-2347
23. Lee, J. F.; Hesselberth, J. R.; Meyers, L. A.; Ellington, A. D. Nucleic Acids Res. 2004, 32, D95-D100
24. Stoltenburg, R.; Reinemann, C.; Strehlitz, B. Biomol. Eng. 2007, 24, 381-403
25. The Aptamer Handbook: Functional Oligonucleotides and Their Application; Klussmann, S., Ed.; John Wiley & Sons: San Francisco, CA, 2006.
26. Shangguan, D.; Li, Y.; Tang, Z.; Cao, Z. C.; Chen, H. W.; Mallikaratchy, P.; Sefah, K.; Yang, C. J.; Tan, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 11838-11843
27. Walter, S. R.; Holland, J. G.; Gieseck, R. L.; Geiger, F. M. (2012, submitted for publication.
28. Howell, C.; Schmidt, R.; Kurz, V.; Koelsch, P. Biointerphases 2008, 3, FC47-FC51
29. Asanuma, H.; Noguchi, H.; Uosaki, K.; Yu, H.-Z. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 8016-8022
30. Casero, E.; Darder, M.; Diaz, D. J.; Pariente, F.; Martin-Gago, J. A.; Abruna, H.; Lorenzo, E. Langmuir 2003, 19, 6230-6235
31. Wu, N.; Zhou, X.; Czajkowsky, D. M.; Ye, M.; Zeng, D.; Fu, Y.; Fan, C.; Hu, J.; Li, B. Nanoscale, 3.
32. Onoa, G. B.; Cervantes, G.; Moreno, V.; Prieto, M. J. Nucleic Acids Res. 1998, 26, 1473-1480
33. Hansma, H. G.; Bezanilla, M.; Zenhausern, F.; Adrian, M.; Sinsheimer, R. L. Nucleic Acids Res. 1993, 21, 505-512
34. Sartenaer, Y.; Tourillon, G. r.; Dreesen, L.; Lis, D.; Mani, A. A.; Thiry, P. A.; Peremans, A. Biosens. Bioelectron. 2007, 22, 2179-2183
35. Zhao, X.; Subrahmanyan, S.; Eisenthal, K. B. Chem. Phys. Lett. 1990, 171, 558
36. Hayes, P. L.; Malin, J. N.; Jordan, D. S.; Geiger, F. M. Chem. Phys. Lett. 2010, 499, 183-192
37. Wolf, F. I.; Cittadini, A. Mol. Aspects Med. 2003, 24, 3-9
38. Anastassopoulou, J.; Theophanides, T. Crit. Rev. Oncol./Hematol. 2002, 42, 79-91
39. MacKerell, A. D. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 646-650
40. Hartwig, A. Mutat. Res., Fundam. Mol. Mech. Mutagen. 2001, 475, 113-121
41. Holland, J. G.; Jordan, D. S.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 8338-8345
42. Holland, J. G.; Malin, J. N.; Jordan, D. S.; Morales, E.; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6098-6098
43. Chiu, T. K.; Dickerson, R. E. J. Mol. Biol. 2000, 301, 915-945
44. Clement, R. M.; Sturm, J.; Daune, M. P. Biopolymers 1973, 12, 405-421
45. Duguid, J.; Bloomfield, V. A.; Benevides, J.; Thomas, G. J., Jr. Biophys. J. 1993, 65, 1916-1928
46. Duguid, J. G.; Bloomfield, V. A.; Benevides, J. M.; Thomas, G. J., Jr. Biophys. J. 1995, 69, 2623-2641
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, 229-232
48. Solt, I.; Simon, I.; Csaszar, A. G.; Fuxreiter, M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 6272-6279
49. Misra, V. K.; Draper, D. E. J. Mol. Biol. 1999, 294, 1135-1147
50. Gessner, R. V.; Frederick, C. A.; Quigley, G. J.; Rich, A.; Wang, A. H. J. Biol. Chem. 1989, 264, 7921-7935
51. Gessner, R. V.; Quigley, G. J.; Wang, A. H. J.; Van der Marel, G. A.; Van Boom, J. H.; Rich, A. Biochemistry 1985, 24, 237-240
52. Subirana, J. A.; Soler-Lopez, M. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2003, 32, 27-45
53. Cowan, J. A.; Huang, H. W.; Hsu, L. Y. J. Inorg. Biochem. 1993, 52, 121-129
54. Maguire, M. E.; Cowan, J. A. BioMetals 2002, 15, 203-210
55. Kankia, B. I. Biopolymers 2004, 74, 232-239
56. Kankia, B. I. Biophys. Chem. 2003, 104, 643-654
57. Eichhorn, G. L.; Shin, Y. A. J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 7323-7328
58. Holland, J. G.; Malin, J. N.; Jordan, D. S.; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2567-2570
59. 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, 844-848
60. 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, 15368-15369
61. Hayes, P. L.; Malin, J. N.; Konek, C. T.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. A 2008, 112, 660-668
62. Malin, J. N.; Hayes, P. L.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 2041-2052
63. 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, 8796-8804
64. Mifflin, A. L.; Musorrafiti, M. J.; Konek, C. T.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 24386-24390
65. Malin, J. N.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. A 2010, 114, 1797-1805
66. Malin, J. N.; Holland, J. G.; Geiger, F. M. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 17795-17802
67. Al-Abadleh, H. A.; Voges, A. B.; Bertin, P. A.; Nguyen; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11126-11127
68. Jordan, D. S.; Malin, J. N.; Geiger, F. M. Environ. Sci. Technol. 2010, 44, 5862-5867
69. Holland, J. G.; Malin, J. N.; Jordan, D. S.; Morales, E.; Geiger, F. M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 6098-6098
70. Stumm, W.; Morgan, J. J. Aquatic Chemistry, 3 rd ed.; John Wiley & Sons, Inc.: New York, 1996.
71. Metal Ion in Biological Systems: Interactions of Metal Ions with Nucleotides, Nucleic Acids and Their Constituent; Sigel, A.; Sigel, H., Eds.; Marcel Dekker: New York, 1996; Vol. 32.
72. Li, W.; Nordenskiold, L.; Mu, Y. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 14713-14720
73. Poon, K.; Macgregor, R. B. Biopolymers 1998, 45, 427-434
74. Kankia, B. I.; Marky, L. A. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 10799-10804
75. Kotch, F. W.; Fettinger, J. C.; Davis, J. T. Org. Lett. 2000, 2, 3277-3280
76. Shi, X.; Fettinger, J. C.; Davis, J. T. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6738-6739