Bistable isoelectric point photoswitching in green fluorescent proteins observed by dynamic immunoprobed isoelectric focusing

Journal of the American Chemical Society

Volumn 134, Issue 42, 2012, Pages 17582-17591

  Hughes, Alex J ^a   Tentori, Augusto M ^a   Herr, Amy E ^a  

^a University of California at Berkeley   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AEQUOREA VICTORIA; BISTABLES; BLUE LIGHT; BULK SOLVENTS; ELECTROSTATIC CHARGES; GREEN FLUORESCENT PROTEIN; IN-SITU; INTERCONVERSIONS; ISO-ELECTRIC POINTS; ISOELECTRIC FOCUSING; ISOELECTRIC POINT (PI); ON CHIP MEASUREMENTS; PHOTOSWITCHING; PROTON EXCHANGE; PROTON TRANSPORT; PROTON WIRE; QUANTITATIVE KINETICS; REACTION-TRANSPORT MODEL; SWITCHING PROCESS; TIME-RESOLVED; UV- AND; WILD TYPES;

AMINO ACIDS; CHARGE TRANSFER; ELECTROSTATICS; FLUORESCENCE; HYDROGEN; PH; PHOTOBLEACHING; STOICHIOMETRY;

ELECTROPHORESIS;

AMINO ACID; GREEN FLUORESCENT PROTEIN;

ARTICLE; CONTROLLED STUDY; HYDROGEN BOND; ISOELECTRIC FOCUSING; ISOELECTRIC POINT; JELLYFISH; KINETICS; LIGHT EXPOSURE; NONHUMAN; STATIC ELECTRICITY;

ANIMALS; ANTHOZOA; GREEN FLUORESCENT PROTEINS; IN SITU HYBRIDIZATION, FLUORESCENCE; ISOELECTRIC FOCUSING; ISOELECTRIC POINT; MICROFLUIDIC ANALYTICAL TECHNIQUES; PHOTOCHEMICAL PROCESSES;

EID: 84867818841     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja3064292     Document Type: Article

References (68)

1. He, M.; Herr, A. E. Nat. Protoc. 2010, 5, 1844
2. Hughes, A. J.; Lin, R. K. C.; Peehl, D. M.; Herr, A. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 5972
3. Bao, J.; Krylova, S. M.; Reinstein, O.; Johnson, P. E.; Krylov, S. N. Anal. Chem. 2011, 83, 8387
4. Bao, J.; Regnier, F. E. J. Chromatogr. 1992, 608, 217
5. Wong, E.; Okhonin, V.; Berezovski, M. V.; Nozaki, T.; Waldmann, H.; Alexandrov, K.; Krylov, S. N. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 11862
6. Petrov, A.; Okhonin, V.; Berezovski, M.; Krylov, S. N. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17104
7. Liu, Z.; Pawliszyn, J. J. Proteome Res. 2004, 3, 567
8. Lemma, T.; Mandal, R.; Li, X. F.; Pawliszyn, J. J. Sep. Sci. 2008, 31, 1803
9. Hughes, A. J.; Herr, A. E. Anal. Chem. 2010, 82, 3803
10. He, M.; Novak, J.; Julian, B. A.; Herr, A. E. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19610
11. Goldsmith, R. H.; Moerner, W. E. Nat. Chem. 2010, 2, 179
12. Chudakov, D. M.; Matz, M. V.; Lukyanov, S.; Lukyanov, K. A. Physiol. Rev. 2010, 90, 1103
13. Subach, F. V.; Piatkevich, K. D.; Verkhusha, V. V. Nat. Methods 2011, 8, 1019
14. Patterson, G. H.; Lippincott-Schwartz, J. Science 2002, 297, 1873
15. Chang, H.; Zhang, M.; Ji, W.; Chen, J.; Zhang, Y.; Liu, B.; Lu, J.; Zhang, J.; Xu, P.; Xu, T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 4455
16. Ando, R.; Mizuno, H.; Miyawaki, A. Science 2004, 306, 1370
17. Brakemann, T.; Weber, G.; Andresen, M.; Groenhof, G.; Stiel, A. C.; Trowitzsch, S.; Eggeling, C.; Grubmuller, H.; Hell, S. W.; Wahl, M. C.; Jakobs, S. J. Biol. Chem. 2010, 285, 14603
18. Bizzarri, R.; Serresi, M.; Cardarelli, F.; Abbruzzetti, S.; Campanini, B.; Viappiani, C.; Beltram, F. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 85
19. Adelroth, P.; Brzezinski, P. Biochim. Biophys. Acta 2004, 1655, 102
20. Gutman, M.; Nachliel, E. Annu. Rev. Phys. Chem. 1997, 48, 329
21. Andresen, M.; Stiel, A. C.; Trowitzsch, S.; Weber, G.; Eggeling, C.; Wahl, M. C.; Hell, S. W.; Jakobs, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 13005
22. Henderson, J. N.; Ai, H. W.; Campbell, R. E.; Remington, S. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 6672
23. Mizuno, H.; Mal, T. K.; Walchli, M.; Kikuchi, A.; Fukano, T.; Ando, R.; Jeyakanthan, J.; Taka, J.; Shiro, Y.; Ikura, M.; Miyawaki, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105, 9227
24. Righetti, P. G. Isoelectric Focusing: Theory, Methodology and Applications; Elsevier: New York, 1983; Vol. 11.
25. Rilbe, H. Ann. N. Y. Acad. Sci. 1973, 209, 11
26. Tran, J. C.; Zamdborg, L.; Ahlf, D. R.; Lee, J. E.; Catherman, A. D.; Durbin, K. R.; Tipton, J. D.; Vellaichamy, A.; Kellie, J. F.; Li, M.; Wu, C.; Sweet, S. M. M.; Early, B. P.; Siuti, N.; LeDuc, R. D.; Compton, P. D.; Thomas, P. M.; Kelleher, N. L. Nature 2011, 480, 254
27. Cossu, G.; Righetti, P. G. J. Chromatogr. 1987, 398, 211
28. Patterson, G. H.; Knobel, S. M.; Sharif, W. D.; Kain, S. R.; Piston, D. W. Biophys. J. 1997, 73, 2782
29. Tsien, R. Y. Annu. Rev. Biochem. 1998, 67, 509
30. Bogdanov, A. M.; Mishin, A. S.; Yampolsky, I. V.; Belousev, V. V.; Chudakov, D. M.; Subach, F. V.; Verkhusha, V. V.; Lukyanov, S.; Lukyanov, K. A. Nat. Chem. Biol. 2009, 5, 459
31. Ward, W. W. In Green Fluorescent Protein: Properties, Applications and Protocols; Chalfie, M.; Kain, S. R., Eds.; John Wiley & Sons: Hoboken, NJ, 2006.
32. Pace, C. N.; Grimsley, G. R.; Scholtz, J. M. J. Biol. Chem. 2009, 284, 13285
33. Gasteiger, E.; Hoogland, C.; Gattiker, A.; Duvaud, S.; Wilkins, M. R.; Appel, R. D.; Bairoch, A. In The Proteomics Protocols Handbook; Walker, J. M., Ed.; Humana Press: Totowa, 2005.
34. McGrath, M. E.; Vasquez, J. R.; Craik, C. S.; Yang, A. S.; Honig, B.; Fletterick, R. J. Biochemistry 1992, 31, 3059
35. OFarrell, P. H. J. Biol. Chem. 1975, 250, 4007
36. Bobb, D.; Hofstee, B. H. J. Anal. Biochem. 1971, 40, 209
37. Weiss, G. H.; Catsimpoolas, N.; Rodbard, D. Arch. Biochem. Biophys. 1974, 163, 106
38. Sinnecker, D.; Voigt, P.; Hellwig, N.; Schaefer, M. Biochemistry 2005, 44, 7085
39. Schwille, P.; Kummer, S.; Heikal, A. A.; Moerner, W. E.; Webb, W. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2000, 97, 151
40. Brejc, K.; Sixma, T. K.; Kitts, P. A.; Kain, S. R.; Tsien, R. Y.; Ormö, M.; Remington, S. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1997, 94, 2306
41. Shinobu, A.; Palm, G. J.; Schierbeek, A. J.; Agmon, N. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 11093
42. Haupts, U.; Maiti, S.; Schwille, P.; Webb, W. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998, 95, 13573
43. Chattoraj, M.; King, B. A.; Bublitz, G. U.; Boxer, S. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1996, 93, 8362
44. Wang, Q.; Byrnes, L. J.; Shui, B.; Röhrig, U. F.; Singh, A.; Chudakov, D. M.; Lukyanov, S.; Zipfel, W. R.; Kotlikoff, M. I.; Sondermann, H. PLoS One 2011, 6, e23513
45. Weber, W.; Helms, V.; McCammon, J. A.; Langhoff, P. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1999, 96, 6177
46. Baranov, M. S.; Lukyanov, K. A.; Borissova, A. O.; Shamir, J.; Kosenkov, D.; Slipchenko, L. V.; Tolbert, L. M.; Yampolsky, I. V.; Solntsev, K. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6025
47. Andresen, M.; Wahl, M. C.; Stiel, A. C.; Grater, F.; Schafer, L. V.; Trowitzsch, S.; Weber, G.; Eggeling, C.; Grubmuller, H.; Hell, S. W.; Jakobs, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 13070
48. Fang, C.; Frontiera, R. R.; Tran, R.; Mathies, R. A. Nature 2009, 462, 200
49. Nienhaus, K.; Nienhaus, G. U.; Wiedenmann, J.; Nar, H. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102, 9156
50. Shaner, N. C.; Patterson, G. H.; Davidson, M. W. J. Cell Sci. 2007, 120, 4247
51. Gurskaya, N. G.; Fradkov, A. F.; Pounkova, N. I.; Staroverov, D. B.; Bulina, M. E.; Yanushevich, Y. G.; Labas, Y. A.; Lukyanov, S.; Lukyanov, K. A. Biochem. J. 2003, 373, 403
52. Ehrig, T.; OKane, D. J.; Prendergast, F. G. FEBS Lett. 1995, 367, 163
53. Agmon, N. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7870
54. Helms, V.; Gu, W. In Fluorescent Proteins I: From Understanding to Design; Jung, G., Ed.; Springer-Verlag: Berlin, 2012; Vol. 11.
55. Agmon, N. Biophys. J. 2005, 88, 2452
56. Bizzarri, R. In Fluorescent Proteins I: From Understanding to Design; Jung, G., Ed.; Springer-Verlag: Berlin, 2012; Vol. 11.
57. Abbruzzetti, S.; Bizzarri, R.; Luin, S.; Nifosi, R.; Storti, B.; Viappiani, C.; Beltram, F. Photochem. Photobiol. Sci. 2010, 9, 1307
58. Dickson, R. M.; Cubitt, A. B.; Tsien, R. Y.; Moerner, W. E. Nature 1997, 388, 355
59. van Thor, J. J.; Gensch, T.; Hellingwerf, K. J.; Johnson, L. N. Nat. Stuct. Biol. 2002, 9, 37
60. Elowitz, M. B.; Surette, M. G.; Wolf, P. E.; Stock, J.; Leibler, S. Curr. Biol. 1997, 7, 809
61. Di Donato, M.; van Wilderen, L. J. G. W.; van Stokkum, I. H. M.; Stuart, T. C.; Kennis, J. T. M.; Hellingwerf, K. J.; van Grondelle, R.; Groot, M. L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 16295
62. Brakemann, T.; Stiel, A. C.; Weber, G.; Andresen, M.; Testa, I.; Grotjohann, T.; Leutenegger, M.; Plessmann, U.; Urlaub, H.; Eggeling, C.; Wahl, M. C.; Hell, S. W.; Jakobs, S. Nat. Biotechnol. 2011, 29, 942
63. Wang, X.; Chen, X.; Yang, Y. Nat. Methods 2012, 9, 266
64. Strickland, D.; Lin, Y.; Wagner, E.; Hope, C. M.; Zayner, J.; Antoniou, C.; Sosnick, T. R.; Weiss, E. L.; Glotzer, M. Nat. Methods 2012, 9, 379
65. Bizzarri, R.; Serresi, M.; Luin, S.; Beltram, F. Anal. Bioanal. Chem. 2009, 393, 1107
66. Burkert, S.; Bittrich, E.; Kuntzsch, M.; Müller, M.; Eichhorn, K. J.; Bellmann, C.; Uhlmann, P.; Stamm, M. Langmuir 2010, 26, 1786
67. Oroszi, L.; Dér, A.; Kirei, H.; Ormos, P. Appl. Phys. Lett. 2006, 89, 2635081
68. Zhang, L.; Zhang, Z.; Wang, P. NPG Asia Mater. 2012, 4, e8