Rational design of DNA motors: Fuel optimization through single-molecule fluorescence

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 32, 2013, Pages 11935-11941

  Tomov, Toma E ^a   Tsukanov, Roman ^a   Liber, Miran ^a   Masoud, Rula ^a   Plavner, Noa ^a   Nir, Eyal ^a  

^a BEN GURION UNIVERSITY OF THE NEGEV   (Israel)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BINDING MECHANISMS; CONSECUTIVE REACTION; FUEL OPTIMIZATION; MOLECULAR MACHINES; OPERATIONAL YIELD; PSEUDO-FIRST-ORDER; RATIONAL SOLUTION; SINGLE-MOLECULE FLUORESCENCES;

DNA; FLUORESCENCE; MOLECULES;

FUELS;

DNA; FUEL;

ARTICLE; BINDING KINETICS; CHEMICAL REACTION; DNA STRAND; EQUIPMENT DESIGN; FLUORESCENCE; WALKING MACHINE;

BIOMECHANICAL PHENOMENA; DNA; FLUORESCENCE; KINETICS; MODELS, MOLECULAR; NANOTECHNOLOGY;

EID: 84882284884     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja4048416     Document Type: Article

References (47)

1. Toprak, E.; Yildiz, A.; Hoffman, M. T.; Rosenfeld, S. S.; Selvin, P. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 12717
2. Seeman, N. C. Trends Biochem. Sci. 2005, 30, 119
3. Bath, J.; Turberfield, A. J. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 275
4. Pinheiro, A. V.; Han, D. R.; Shih, W. M.; Yan, H. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 763
5. Beissenhirtz, M. K.; Willner, I. Org. Biomol. Chem. 2006, 4, 3392
6. Simmel, F. C. Curr. Opin. Chem. Biol. 2012, 23, 1
7. Rothemund, P. W. K. Nature 2006, 440, 297
8. Wei, B.; Dai, M. J.; Yin, P. Nature 2012, 485, 623
9. Jungmann, R.; Scheible, M.; Kuzyk, A.; Pardatscher, G.; Castro, C. E.; Simmel, F. C. Nanotechnology 2011, 22, 275301
10. Douglas, S. M.; Dietz, H.; Liedl, T.; Hogberg, B.; Graf, F.; Shih, W. M. Nature 2009, 459, 414
11. Dietz, H.; Douglas, S. M.; Shih, W. M. Science 2009, 325, 725
12. Han, D. R.; Pal, S.; Nangreave, J.; Deng, Z. T.; Liu, Y.; Yan, H. Science 2011, 332, 342
13. Bai, X. C.; Martin, T. G.; Scheres, S. H. W.; Dietz, H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 20012
14. Douglas, S. M.; Marblestone, A. H.; Teerapittayanon, S.; Vazquez, A.; Church, G. M.; Shih, W. M. Nucleic Acids Res. 2009, 37, 5001
15. Kim, D. N.; Kilchherr, F.; Dietz, H.; Bathe, M. Nucleic Acids Res. 2012, 40, 2862
16. Castro, C. E.; Kilchherr, F.; Kim, D. N.; Shiao, E. L.; Wauer, T.; Wortmann, P.; Bathe, M.; Dietz, H. Nat. Methods 2011, 8, 221
17. Arbona, J. M.; Aime, J. P.; Elezgaray, J. Phys. Rev. E 2012, 86, 051912
18. Ouldridge, T. E.; Hoare, R. L.; Louis, A. A.; Doye, J. P. K.; Bath, J.; Turberfield, A. J. ACS Nano 2013, 7, 2479
19. Yurke, B.; Turberfield, A. J.; Mills, A. P.; Simmel, F. C.; Neumann, J. L. Nature 2000, 406, 605
20. Li, Q. Q.; Luan, G. Y.; Guo, Q. P.; Liang, J. X. Nucleic Acids Res. 2002, 30, e5
21. Zhang, D. Y.; Seelig, G. Nat. Chem. 2011, 3, 103
22. Zhang, D. Y.; Winfree, E. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17303
23. Henry, M. R.; Stevens, P. W.; Sun, J.; Kelso, D. M. Anal. Biochem. 1999, 276, 204
24. Lehr, H. P.; Reimann, M.; Brandenburg, A.; Sulz, G.; Klapproth, H. Anal. Chem. 2003, 75, 2414
25. Michel, W.; Mai, T.; Naiser, T.; Ott, A. Biophys. J. 2007, 92, 999
26. Simmel, F. C.; Yurke, B. Phys. Rev. E 2001, 63, 041913
27. Muller, B. K.; Reuter, A.; Simmel, F. C.; Lamb, D. C. Nano Lett. 2006, 6, 2814
28. Feng, L. P.; Park, S. H.; Reif, J. H.; Yan, H. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42, 4342
29. Chakraborty, B.; Sha, R.; Seeman, N. C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 17245
30. Goodman, R. P.; Heilemann, M.; Doose, S.; Erben, C. M.; Kapanidis, A. N.; Turberfield, A. J. Nat. Nanotechnol. 2008, 3, 93
31. Andersen, E. S.; Dong, M.; Nielsen, M. M.; Jahn, K.; Subramani, R.; Mamdouh, W.; Golas, M. M.; Sander, B.; Stark, H.; Oliveira, C. L. P.; Pedersen, J. S.; Birkedal, V.; Besenbacher, F.; Gothelf, K. V.; Kjems, J. Nature 2009, 459, 73
32. Zadegan, R. M.; Jepsen, M. D. E.; Thomsen, K. E.; Okholm, A. H.; Schaffert, D. H.; Andersen, E. S.; Birkedal, V.; Kjems, J. ACS Nano 2012, 6, 10050
33. Graugnard, E.; Kellis, D. L.; Bui, H.; Barnes, S.; Kuang, W.; Lee, J.; Hughes, W. L.; Knowlton, W. B.; Yurke, B. Nano Lett. 2012, 12, 2117
34. Sherman, W. B.; Seeman, N. C. Nano Lett. 2004, 4, 1203
35. Shin, J. S.; Pierce, N. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10834
36. Tian, Y.; Mao, C. D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 11410
37. Gu, H. Z.; Chao, J.; Xiao, S. J.; Seeman, N. C. Nature 2010, 465, 202
38. Masoud, R.; Tsukanov, R.; Tomov, T. E.; Plavner, N.; Liber, M.; Nir, E. ACS Nano 2012, 6, 6272
39. Kapanidis, A. N.; Laurence, T. A.; Lee, N. K.; Margeat, E.; Kong, X.; Weiss, S. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 523
40. Kapanidis, A. N.; Lee, N. K.; Laurence, T. A.; Doose, S.; Margeat, E.; Weiss, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 8936
41. Nir, E.; Michalet, X.; Hamadani, K. M.; Laurence, T. A.; Neuhauser, D.; Kovchegov, Y.; Weiss, S. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 22103
42. Tomov, T. E.; Tsukanov, R.; Masoud, R.; Liber, M.; Plavner, N.; Nir, E. Biophys. J. 2012, 102, 1163
43. Jungmann, R.; Steinhauer, C.; Scheible, M.; Kuzyk, A.; Tinnefeld, P.; Simmel, F. C. Nano Lett. 2010, 10, 4756
44. Green, S. J.; Lubrich, D.; Turberfield, A. J. Biophys. J. 2006, 91, 2966
45. Turberfield, A. J.; Mitchell, J. C.; Yurke, B.; Mills, A. P., Jr.; Blakey, M. I.; Simmel, F. C. Phys. Rev. Lett. 2003, 90, 118102
46. Chen, C. L.; Wang, W. J.; Wang, Z.; Wei, F.; Zhao, X. S. Nucleic Acids Res. 2007, 35, 2875
47. Omabegho, T.; Sha, R.; Seeman, N. C. Science 2009, 324, 67