Genetically engineered protein nanowires: Unique features in site-specific functionalization and multi-dimensional self-assembly

Soft Matter

Volumn 8, Issue 29, 2012, Pages 7533-7544

  Maeda, Yoshiaki ^a   Matsui, Hiroshi ^a  

^a CITY UNIVERSITY OF NEW YORK   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMYLOID PROTEINS; BIO-MOLECULAR; BIORECOGNITION; CELL DIVISIONS; COAT PROTEINS; CONFORMATIONAL CHANGE; FLAGELLAR PROTEINS; FUNCTIONAL DESIGN; FUNCTIONALIZATIONS; FUNCTIONALIZED; GENETICALLY ENGINEERED PROTEIN; MATERIAL SYNTHESIS; MOLECULAR BUILDING BLOCKS; PRECISE ASSEMBLY; ROD-SHAPED; SCIENCE AND ENGINEERING; SITE-SPECIFIC; UNIQUE FEATURES;

BIOSYNTHESIS; CELL PROLIFERATION; GENETIC ENGINEERING; MOLECULAR RECOGNITION; NANOTECHNOLOGY; NANOWIRES; SELF ASSEMBLY; THREE DIMENSIONAL; VIRUSES;

PROTEINS;

EID: 84869597624     PISSN: 1744683X     EISSN: 17446848     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c2sm25352f     Document Type: Review

References (150)

1. J. D. Hartgerink E. Beniash S. I. Stupp Science 2001 294 1684 1688
2. S. Park J. H. Lim S. W. Chung C. A. Mirkin Science 2004 303 348 351
3. J. W. Ciszek L. Huang Y. Wang C. A. Mirkin Small 2008 4 206 210
4. I. A. Banerjee L. Yu H. Matsui J. Am. Chem. Soc. 2003 125 9542 9543
5. Z. Zhao I. A. Banerjee H. Matsui J. Am. Chem. Soc. 2005 127 8930 8931
6. L. Yang N. Nuraje H. Bai H. Matsui J Pept Sci 2008 14 203 209
7. S. R. Whaley D. S. English E. L. Hu P. F. Barbara A. M. Belcher Nature 2000 405 665 668
8. E. Braun Y. Eichen U. Sivan G. Ben-Yoseph Nature 1998 391 775 778
9. J. M. Slocik S. N. Kim T. A. Whitehead D. S. Clark R. R. Naik Small 2009 5 2038 2042
10. P. G. Holder D. T. Finley N. Stephanopoulos R. Walton D. S. Clark M. B. Francis Langmuir 2010 26 17383 17388
11. K. Shiba Curr. Opin. Biotechnol. 2010 21 412 425
12. I. Inoue B. Zheng K. Watanabe Y. Ishikawa K. Shiba H. Yasueda Y. Uraoka I. Yamashita Chem Commun (Camb) 2011 47 12649 12651
13. C. C. Broomell H. Birkedal C. L. P. Oliveira J. S. Pedersen J. A. Gertenbach M. Young T. Douglas Soft Matter 2010 6 3167 3171
14. C. L. Chen P. Zhang N. L. Rosi J. Am. Chem. Soc. 2008 130 13555 13557
15. D. Han S. Pal Y. Liu H. Yan Nat Nanotechnol 2010 5 712 717
16. D. Han S. Pal J. Nangreave Z. Deng Y. Liu H. Yan Science 2011 332 342 346
17. C. Lin Y. Ke Z. Li J. H. Wang Y. Liu H. Yan Nano Lett 2009 9 433 436
18. H. Engelhardt J. Struct. Biol. 2007 160 115 124
19. P. Messner U. B. Sleytr Adv. Microb. Physiol. 1992 33 213 275
20. H. Matsui B. Gologan J Phys Chem B 2000 104 3383 3386
21. M. Reches E. Gazit Science 2003 300 625 627
22. V. Gauba J. D. Hartgerink J. Am. Chem. Soc. 2007 129 2683 2690
23. M. M. Pires J. Chmielewski J. Am. Chem. Soc. 2009 131 2706 2712
24. S. Biswas K. Kinbara N. Oya N. Ishii H. Taguchi T. Aida J. Am. Chem. Soc. 2009 131 7556 7557
25. M. Bruning L. Kreplak S. Leopoldseder S. A. Muller P. Ringler L. Duchesne D. G. Fernig A. Engel Z. Ucurum-Fotiadis O. Mayans Nano Lett 2010 10 4533 4537
26. R. de la Rica H. Matsui Chem Soc Rev 2010 39 3499 3509
27. R. de la Rica C. Pejoux H. Matsui Adv Funct Mater 2011 21 1018 1026
28. S. Y. Lee J. S. Lim M. T. Harris Biotechnol. Bioeng. 2012 109 16 30
29. S. Sotiropoulou Y. Sierra-Sastre S. S. Mark C. A. Batt Chem Mater 2008 20 821 834
30. I. Cherny E. Gazit Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2008 47 4062 4069
31. E. Gazit FEBS J 2007 274 317 322
32. K. Yonekura S. Maki-Yonekura K. Namba Nature 2003 424 643 650
33. Z. Lu K. S. Murray V. Van Cleave E. R. LaVallie M. L. Stahl J. M. McCoy Biotechnology 1995 13 366 372
34. P. de Boer R. Crossley L. Rothfield Nature 1992 359 254 256
35. D. RayChaudhuri J. T. Park Nature 1992 359 251 254
36. H. P. Erickson Cell 1995 80 367 370
37. E. F. Bi J. Lutkenhaus Nature 1991 354 161 164
38. A. Mukherjee J. Lutkenhaus J. Bacteriol. 1994 176 2754 2758
39. Y. Chen H. P. Erickson J. Biol. Chem. 2005 280 22549 22554
40. H. P. Erickson D. E. Anderson M. Osawa Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2010 74 504 528
41. A. Dajkovic J. Lutkenhaus J Mol Microbiol Biotechnol 2006 11 140 151
42. M. Osawa H. P. Erickson Microbiology 2005 151 4033 4043
43. P. M. Tessier S. Lindquist Nat Struct Mol Biol 2009 16 598 605
44. S. M. Uptain S. Lindquist Annu. Rev. Microbiol. 2002 56 703 741
45. J. Shorter S. Lindquist Nat Rev Genet 2005 6 435 450
46. J. R. Glover A. S. Kowal E. C. Schirmer M. M. Patino J. J. Liu S. Lindquist Cell 1997 89 811 819
47. T. R. Serio A. G. Cashikar A. S. Kowal G. J. Sawicki J. J. Moslehi L. Serpell M. F. Arnsdorf S. L. Lindquist Science 2000 289 1317 1321
48. F. Shewmaker R. B. Wickner R. Tycko Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006 103 19754 19759
49. R. Krishnan S. L. Lindquist Nature 2005 435 765 772
50. T. Scheibel R. Parthasarathy G. Sawicki X. M. Lin H. Jaeger S. L. Lindquist Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003 100 4527 4532
51. C. Y. King R. Diaz-Avalos Nature 2004 428 319 323
52. H. Y. Chang J. Y. Lin H. C. Lee H. L. Wang C. Y. King Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2008 105 13345 13350
53. U. Baxa V. Speransky A. C. Steven R. B. Wickner Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002 99 5253 5260
54. A. J. Baldwin R. Bader J. Christodoulou C. E. MacPhee C. M. Dobson P. D. Barker J. Am. Chem. Soc. 2006 128 2162 2163
55. A. V. Persikov B. Brodsky Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002 99 1101 1103
56. M. J. Buehler Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006 103 12285 12290
57. S. Frank R. A. Kammerer D. Mechling T. Schulthess R. Landwehr J. Bann Y. Guo A. Lustig H. P. Bachinger J. Engel J. Mol. Biol. 2001 308 1081 1089
58. M. D. Shoulders R. T. Raines Annu. Rev. Biochem. 2009 78 929 958
59. A. V. Persikov J. A. Ramshaw B. Brodsky J. Biol. Chem. 2005 280 19343 19349
60. K. Xu I. Nowak M. Kirchner Y. Xu J. Biol. Chem. 2008 283 34337 34344
61. H. Bai K. Xu Y. Xu H. Matsui Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2007 46 3319 3322
62. H. Bai F. Xu L. Anjia H. Matsui Soft Matter 2009 5 966 969
63. Y. Tao S. V. Strelkov V. V. Mesyanzhinov M. G. Rossmann Structure 1997 5 789 798
64. J. Stetefeld S. Frank M. Jenny T. Schulthess R. A. Kammerer S. Boudko R. Landwehr K. Okuyama J. Engel Structure 2003 11 339 346
65. P. Kaur Y. Maeda A. C. Mutter T. Matsunaga Y. Xu H. Matsui Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2010 49 8375 8378
66. Y. Maeda Z. Wei H. Matsui Small 2012 8 1341 1344
67. S. S. Sidhu Biomol Eng 2001 18 57 63
68. M. F. Symmons L. C. Welsh C. Nave D. A. Marvin R. N. Perham J. Mol. Biol. 1995 245 86 91
69. I. Benhar Biotechnol Adv 2001 19 1 33
70. D. A. Marvin Curr. Opin. Struct. Biol. 1998 8 150 158
71. G. Iannolo O. Minenkova R. Petruzzelli G. Cesareni J. Mol. Biol. 1995 248 835 844
72. H. B. Lowman S. H. Bass N. Simpson J. A. Wells Biochemistry (Mosc). 1991 30 10832 10838
73. S. S. Sidhu G. A. Weiss J. A. Wells J. Mol. Biol. 2000 296 487 495
74. G. A. Weiss J. A. Wells S. S. Sidhu Protein Sci. 2000 9 647 654
75. H. A. Held S. S. Sidhu J. Mol. Biol. 2004 340 587 597
76. Y. J. Lee H. Yi W. J. Kim K. Kang D. S. Yun M. S. Strano G. Ceder A. M. Belcher Science 2009 324 1051 1055
77. A. J. Gibbs J. S. Armstrong M. J. Gibbs Arch. Virol. 2004 149 1941 1954
78. F. Bawden N. Pirie J. Bernal I. Fankuchen Nature 1936 138 1051 1052
79. K. Namba G. Stubbs Science 1986 231 1401 1406
80. K. Namba R. Pattanayek G. Stubbs J. Mol. Biol. 1989 208 307 325
81. D. Goodsell Molecule of the Month by PDB 2009 10.2210/rcsb-pdb/mom-2009-1
82. C. Sachse J. Z. Chen P. D. Coureux M. E. Stroupe M. Fandrich N. Grigorieff J. Mol. Biol. 2007 371 812 835
83. G. Stubbs Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 1999 354 551 557
84. J. N. Culver Annu Rev Phytopathol 2002 40 287 308
85. B. Lu G. Stubbs J. N. Culver Virology 1996 225 11 20
86. Y. Sugiyama H. Hamamoto S. Takemoto Y. Watanabe Y. Okada FEBS Lett. 1995 359 247 250
87. M. Bendahmane M. Koo E. Karrer R. N. Beachy J. Mol. Biol. 1999 290 9 20
88. J. Fitchen R. N. Beachy M. B. Hein Vaccine 1995 13 1051 1057
89. N. Takamatsu Y. Watanabe H. Yanagi T. Meshi T. Shiba Y. Okada FEBS Lett. 1990 269 73 76
90. V. Negrouk G. Eisner S. Midha H. I. Lee N. Bascomb Y. Gleba Anal. Biochem. 2004 333 230 235
91. S. Y. Lee E. Royston J. N. Culver M. T. Harris Nanotechnology 2005 16 S435 441
92. T. H. Turpen Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. 1999 354 665 673
93. M. Kobayashi M. Seki H. Tabata Y. Watanabe I. Yamashita Nano Lett 2010 10 773 776
94. S. Werner S. Marillonnet G. Hause V. Klimyuk Y. Gleba Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006 103 17678 17683
95. N. Carette H. Engelkamp E. Akpa S. J. Pierre N. R. Cameron P. C. Christianen J. C. Maan J. C. Thies R. Weberskirch A. E. Rowan R. J. Nolte T. Michon J. C. Van Hest Nat Nanotechnol 2007 2 226 229
96. L. Smolenska I. M. Roberts D. Learmonth A. J. Porter W. J. Harris T. M. Wilson S. Santa Cruz FEBS Lett. 1998 441 379 382
97. M. L. Smith W. P. Fitzmaurice T. H. Turpen K. E. Palmer Curr. Top. Microbiol. Immunol. 2009 332 13 31
98. Y. J. Lee A. M. Belcher J. Mater. Chem. 2011 21 1033 1039
99. E. Royston A. Ghosh P. Kofinas M. T. Harris J. N. Culver Langmuir 2008 24 906 912
100. K. T. Nam D. W. Kim P. J. Yoo C. Y. Chiang N. Meethong P. T. Hammond Y. M. Chiang A. M. Belcher Science 2006 312 885 888
101. R. J. Tseng C. Tsai L. Ma J. Ouyang C. S. Ozkan Y. Yang Nat Nanotechnol 2006 1 72 77
102. T. Kretzschmar M. Geiser Gene 1995 155 61 65
103. D. Men Y. C. Guo Z. P. Zhang H. P. Wei Y. F. Zhou Z. Q. Cui X. S. Liang K. Li Y. Leng X. Y. You X. E. Zhang Nano Lett 2009 9 2246 2250
104. J. M. Nam C. S. Thaxton C. A. Mirkin Science 2003 301 1884 1886
105. B. Schweitzer S. Roberts B. Grimwade W. Shao M. Wang Q. Fu Q. Shu I. Laroche Z. Zhou V. T. Tchernev J. Christiansen M. Velleca S. F. Kingsmore Nat. Biotechnol. 2002 20 359 365
106. C. P. Chan Y. Bruemmel M. Seydack K. K. Sin L. W. Wong E. Merisko-Liversidge D. Trau R. Renneberg Anal. Chem. 2004 76 3638 3645
107. Y. Leng H. P. Wei Z. P. Zhang Y. F. Zhou J. Y. Deng Z. Q. Cui D. Men X. Y. You Z. N. Yu M. Luo X. E. Zhang Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2010 49 7243 7246
108. M. Mann O. N. Jensen Nat. Biotechnol. 2003 21 255 261
109. E. S. Witze W. M. Old K. A. Resing N. G. Ahn Nat Methods 2007 4 798 806
110. D. Rabuka Curr. Opin. Chem. Biol. 2010 14 790 796
111. Y. Maeda T. Yoshino T. Matsunaga J. Mater. Chem. 2009 19 6361 6366
112. Y. Maeda T. Yoshino T. Matsunaga Appl. Environ. Microbiol. 2010 76 5785 5790
113. Y. Maeda T. Yoshino M. Takahashi H. Ginya J. Asahina H. Tajima T. Matsunaga Appl. Environ. Microbiol. 2008 74 5139 5145
114. T. Shishido Y. Azumi T. Nakanishi M. Umetsu T. Tanaka C. Ogino H. Fukuda A. Kondo J Biochem 2009 146 867 874
115. J. E. Cronan, Jr J. Biol. Chem. 1990 265 10327 10333
116. P. J. Schatz Biotechnology. (N. Y). 1993 11 1138 1143
117. D. Beckett E. Kovaleva P. J. Schatz Protein Sci. 1999 8 921 929
118. N. Ostrov E. Gazit Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2010 49 3018 3021
119. D. Men Z. P. Zhang Y. C. Guo D. H. Zhu L. J. Bi J. Y. Deng Z. Q. Cui H. P. Wei X. E. Zhang Biosens. Bioelectron. 2010 26 1137 1141
120. I. Chen M. Howarth W. Lin A. Y. Ting Nat Methods 2005 2 99 104
121. M. Fernandez-Suarez H. Baruah L. Martinez-Hernandez K. T. Xie J. M. Baskin C. R. Bertozzi A. Y. Ting Nat. Biotechnol. 2007 25 1483 1487
122. S. A. Slavoff I. Chen Y. A. Choi A. Y. Ting J. Am. Chem. Soc. 2008 130 1160 1162
123. B. P. Duckworth Z. Zhang A. Hosokawa M. D. Distefano Chembiochem 2007 8 98 105
124. I. S. Carrico B. L. Carlson C. R. Bertozzi Nat Chem Biol 2007 3 321 322
125. J. S. Rush C. R. Bertozzi J. Am. Chem. Soc. 2008 130 12240 12241
126. S. Tsukiji T. Nagamune Chembiochem 2009 10 787 798
127. E. Gazit, Plenty of Room for Biology at the Bottom: an Introduction to Bionanotechnology, Imperial College Pr, 2007
128. A. M. Kalsin M. Fialkowski M. Paszewski S. K. Smoukov K. J. Bishop B. A. Grzybowski Science 2006 312 420 424
129. J. Aizenberg J. C. Weaver M. S. Thanawala V. C. Sundar D. E. Morse P. Fratzl Science 2005 309 275 278
130. J. J. De Yoreo P. M. Dove Science 2004 306 1301 1302
131. F. C. Meldrum H. Colfen Chem. Rev. 2008 108 4332 4432
132. M. B. Dickerson K. H. Sandhage R. R. Naik Chem. Rev. 2008 108 4935 4978
133. R. A. Miller A. D. Presley M. B. Francis J. Am. Chem. Soc. 2007 129 3104 3109
134. F. A. Aldaye A. L. Palmer H. F. Sleiman Science 2008 321 1795 1799
135. E. S. Andersen M. Dong M. M. Nielsen K. Jahn R. Subramani W. Mamdouh M. M. Golas B. Sander H. Stark C. L. Oliveira J. S. Pedersen V. Birkedal F. Besenbacher K. V. Gothelf J. Kjems Nature 2009 459 73 76
136. J. Sharma R. Chhabra A. Cheng J. Brownell Y. Liu H. Yan Science 2009 323 112 116
137. W. M. Shih J. D. Quispe G. F. Joyce Nature 2004 427 618 621
138. R. P. Goodman M. Heilemann S. Doose C. M. Erben A. N. Kapanidis A. J. Turberfield Nat Nanotechnol 2008 3 93 96
139. Y. He T. Ye M. Su C. Zhang A. E. Ribbe W. Jiang C. Mao Nature 2008 452 198 201
140. I. Severcan C. Geary E. Verzemnieks A. Chworos L. Jaeger Nano Lett 2009 9 1270 1277
141. D. Nykypanchuk M. M. Maye D. van der Lelie O. Gang Nature 2008 451 549 552
142. A. J. Mastroianni S. A. Claridge A. P. Alivisatos J. Am. Chem. Soc. 2009 131 8455 8459
143. J. Zheng J. J. Birktoft Y. Chen T. Wang R. Sha P. E. Constantinou S. L. Ginell C. Mao N. C. Seeman Nature 2009 461 74 77
144. S. Y. Park A. K. Lytton-Jean B. Lee S. Weigand G. C. Schatz C. A. Mirkin Nature 2008 451 553 556
145. C. Lin Y. Liu H. Yan Biochemistry (Mosc). 2009 48 1663 1674
146. X. Gao H. Matsui Adv Mater 2005 17 2037 2050
147. Y. Huang X. Duan Q. Wei C. M. Lieber Science 2001 291 630 633
148. P. J. Yoo K. T. Nam J. Qi S. K. Lee J. Park A. M. Belcher P. T. Hammond Nat Mater 2006 5 234 240
149. T. P. Knowles T. W. Oppenheim A. K. Buell D. Y. Chirgadze M. E. Welland Nat Nanotechnol 2010 5 204 207
150. B. Cao H. Xu C. Mao Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2011 50 6264 6268