Differentiating amino acid residues and side chain orientations in peptides using scanning tunneling microscopy

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 49, 2013, Pages 18528-18535

  Claridge, Shelley A ^a   Thomas, John C ^a   Silverman, Miles A ^a   Schwartz, Jeffrey J ^a   Yang, Yanlian ^b   Wang, Chen ^b   Weiss, Paul S ^a,c  

^a UNIVERSITY OF CALIFORNIA   (United States)

^b NATIONAL CENTER FOR NANOSCIENCE AND TECHNOLOGY   (China)

^c Engineering IV   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AMINO ACID RESIDUES; BIOLOGICAL STRUCTURES; PEPTIDE STRUCTURES; SCANNING TUNNELING MICROSCOPES; SIDE-CHAIN ORIENTATION; SINGLE MOLECULE LEVEL; SINGLE MOLECULE MEASUREMENTS; TRANSITION-METAL BINDING;

CHAINS; MICROSCOPES; MOLECULES; PEPTIDES; SCANNING TUNNELING MICROSCOPY; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

AMINO ACIDS;

ALANINE; AMYLOID; HISTIDINE; TRANSITION ELEMENT;

ARTICLE; BETA SHEET; METAL BINDING; MICROSCOPE IMAGE; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; OLIGOMERIZATION; PEPTIDE ANALYSIS; PROTEIN STRUCTURE; SCANNING TUNNELING MICROSCOPY; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

AMINO ACIDS; CIRCULAR DICHROISM; CRYSTALLOGRAPHY, X-RAY; MICROSCOPY, ATOMIC FORCE; MICROSCOPY, SCANNING TUNNELING; PEPTIDES;

EID: 84890470509     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja408550a     Document Type: Article

References (69)

1. Lacapere, J. J.; Pebay-Peyroula, E.; Neumann, J. M.; Etchebest, C. Trends Biochem. Sci. 2007, 32, 259
2. Howard, A. D.; McAllister, G.; Feighner, S. D.; Liu, Q. Y.; Nargund, R. P.; Van der Ploeg, L. H. T.; Patchett, A. A. Trends Pharmacol. Sci. 2001, 22, 132
3. Aguzzi, A.; O'Connor, T. Nat. Rev. Drug Disc. 2010, 9, 237
4. Barrett, P. J.; Song, Y.; Van Horn, W. D.; Hustedt, E. J.; Schafer, J. M.; Hadziselimovic, A.; Beel, A. J.; Sanders, C. R. Science 2012, 336, 1168
5. Chiti, F.; Dobson, C. M. Annu. Rev. Biochem. 2006, 75, 333
6. Luca, S.; Yau, W. M.; Leapman, R.; Tycko, R. Biochem. 2007, 46, 13505
7. Moerner, W. E. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 910
8. Weiss, S. Science 1999, 283, 1676
9. Bustamante, C.; Bryant, Z.; Smith, S. B. Nature 2003, 421, 423
10. Claridge, S. A.; Schwartz, J. J.; Weiss, P. S. ACS Nano 2011, 5, 693
11. Giessibl, F. J. Rev. Mod. Phys. 2003, 75, 949
12. Hansma, H. G.; Hoh, J. H. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 1994, 23, 115
13. Rief, M.; Gautel, M.; Oesterhelt, F.; Fernandez, J. M.; Gaub, H. E. Science 1997, 276, 1109
14. Engel, A.; Muller, D. J. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 715
15. Fisher, T. E.; Marszalek, P. E.; Fernandez, J. M. Nat. Struct. Biol. 2000, 7, 719
16. Ando, T.; Kodera, N.; Takai, E.; Maruyama, D.; Saito, K.; Toda, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001, 98, 12468
17. Arimon, M.; Diez-Perez, I.; Kogan, M. J.; Durany, N.; Giralt, E.; Sanz, F.; Fernandez-Busquets, X. FASEB J. 2005, 19, 1344
18. Greenleaf, W. J.; Woodside, M. T.; Block, S. M. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2007, 36, 171
19. Gross, L.; Mohn, F.; Moll, N.; Liljeroth, P.; Meyer, G. Science 2009, 325, 1110
20. Gross, L. Nat. Chem. 2011, 3, 273
21. Prokhorov, V. V.; Klinov, D. V.; Chinarev, A. A.; Tuzikov, A. B.; Gorokhova, I. V.; Bovin, N. V. Langmuir 2011, 27, 5879
22. Hansma, P. K.; Tersoff, J. J. Appl. Phys. 1987, 61, R1
23. Eigler, D. M.; Weiss, P. S.; Schweizer, E. K.; Lang, N. D. Phys. Rev. Lett. 1991, 66, 1189
24. Hofer, W. A.; Foster, A. S.; Shluger, A. L. Rev. Mod. Phys. 2003, 75, 1287
25. Tersoff, J.; Hamann, D. R. Phys. Rev. B 1985, 31, 805
26. Arakawa, H.; Umemura, K.; Ikai, A. Nature 1992, 358, 171
27. Friis, E. P.; Andersen, J. E. T.; Madsen, L. L.; Moller, P.; Ulstrup, J. J. Electroanal. Chem. 1997, 431, 35
28. Chi, Q. J.; Zhang, J. D.; Nielsen, J. U.; Friis, E. P.; Chorkendorff, I.; Canters, G. W.; Andersen, J. E. T.; Ulstrup, J. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 4047
29. Zhang, J. D.; Welinder, A. C.; Chi, Q. J.; Ulstrup, J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 5526
30. Breen, J. J.; Flynn, G. W. J. Phys. Chem. 1992, 96, 6825
31. Senn, H. M.; Thiel, W. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 1198
32. Mao, X. B.; Ma, X. J.; Liu, L.; Niu, L.; Yang, Y. L.; Wang, C. J Struct. Biol. 2009, 167, 209
33. Mao, X. B.; Wang, C. X.; Ma, X. J.; Zhang, M.; Liu, L.; Zhang, L.; Niu, L.; Zeng, Q. D.; Yang, Y. L.; Wang, C. Nanoscale 2011, 3, 1592
34. Matmour, R.; De Cat, I.; George, S. J.; Adriaens, W.; Leclere, P.; Bomans, P. H. H.; Sommerdijk, N. A. J. M.; Gielen, J. C.; Christianen, P. C. M.; Heldens, J. T.; van Hest, J. C. M.; Lowik, D. W. P. M.; De Feyter, S.; Meijer, E. W.; Schenning, A. P. H. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14576
35. Sek, S.; Xu, S.; Chen, M.; Szymanski, G.; Lipkowski, J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5736
36. Deng, Z.; Thontasen, N.; Malinowski, N.; Rinke, G.; Harnau, L.; Rauschenbach, S.; Kern, K. Nano Lett. 2012, 12, 2452
37. Kalashnyk, N.; Nielsen, J. T.; Nielsen, E. H.; Skrydstrup, T.; Otzen, D. E.; Laegsgaard, E.; Wang, C.; Besenbacher, F.; Nielsen, N. C.; Linderoth, T. R. ACS Nano 2012, 6, 6882
38. Hohman, J. N.; Kim, M.; Wadsworth, G. A.; Bednar, H. R.; Jiang, J.; LeThai, M. A.; Weiss, P. S. Nano Lett. 2011, 11, 5104
39. Wang, C.; Mao, X.; Yang, A.; Niu, L.; Wang, S.; Li, D.; Guo, Y.; Wang, Y.; Wang, C. Chem. Commun. 2011, 47, 10638
40. Liu, L.; Zhang, L.; Niu, L.; Xu, M.; Mao, X. B.; Yang, Y. L.; Wang, C. ACS Nano 2011, 5, 6001
41. Kim, Y.; Long, E. C.; Barton, J. K.; Lieber, C. M. Langmuir 1992, 8, 496
42. Bumm, L. A.; Weiss, P. S. Rev. Sci. Instrum. 1995, 66, 4140
43. Moore, A. M.; Yeganeh, S.; Yao, Y. X.; Claridge, S. A.; Tour, J. M.; Ratner, M. A.; Weiss, P. S. ACS Nano 2010, 4, 7630
44. Kozlowski, H.; Luczkowski, M.; Remelli, M.; Valensin, D. Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 2129
45. Gazit, E. FASEB J. 2002, 16, 77
46. Kozlowski, H.; Janicka-Klos, A.; Stanczak, P.; Valensin, D.; Valensin, G.; Kulon, K. Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 1069-1078
47. Shinchuk, L. M.; Sharma, D.; Blondelle, S. E.; Reixach, N.; Inouye, H.; Kirschner, D. A. Proteins: Struct., Funct., Bioinf. 2005, 61, 579
48. Stranick, S. J.; Weiss, P. S. Rev. Sci. Instrum. 1993, 64, 1232
49. Stranick, S. J.; Weiss, P. S. Rev. Sci. Instrum. 1994, 65, 918
50. Stranick, S. J.; Weiss, P. S. J. Phys. Chem. 1994, 98, 1762
51. Ferris, J. H.; Kushmerick, J. G.; Johnson, J. A.; Youngquist, M. G. Y.; Kessinger, R. B.; Kingsbury, H. F.; Weiss, P. S. Rev. Sci. Instrum. 1998, 69, 2691
52. Voet, D.; Voet, J. G. Biochemistry, 2 ed.; John Wiley and Sons, Inc.: New York, 1995.
53. Nelson, R.; Sawaya, M. R.; Balbirnie, M.; Madsen, A. O.; Riekel, C.; Grothe, R.; Eisenberg, D. Nature 2005, 435, 773
54. Elemans, J. A. A. W.; Lei, S.; De Feyter, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 7298
55. Mattson, M. P.; Cheng, B.; Davis, D.; Bryant, K.; Lieberburg, I.; Rydel, R. E. J. Neurosci. 1992, 12, 376
56. Cyr, D. M.; Venkataraman, B.; Flynn, G. W. Chem. Mater. 1996, 8, 1600
57. Bumm, L. A.; Arnold, J. J.; Dunbar, T. D.; Allara, D. L.; Weiss, P. S. J. Phys. Chem. B 1999, 103, 8122
58. Cyr, D. M.; Venkataraman, B.; Flynn, G. W.; Black, A.; Whitesides, G. M. J. Phys. Chem. 1996, 100, 13747
59. Giancarlo, L.; Cyr, D.; Muyskens, K.; Flynn, G. W. Langmuir 1998, 14, 1465
60. Stranick, S. J.; Kamna, M. M.; Weiss, P. S. Science 1994, 266, 99
61. Cygan, M. T.; Dunbar, T. D.; Arnold, J. J.; Bumm, L. A.; Shedlock, N. F.; Burgin, T. P.; Jones, L.; Allara, D. L.; Tour, J. M.; Weiss, P. S. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 2721
62. Eckert, F.; Leito, I.; Kaljurand, I.; Kuett, A.; Klamt, A.; Diedenhofen, M. J. Comput. Chem. 2009, 30, 799
63. Chen, C. J. Introduction to Scanning Tunneling Microscopy, 2 nd ed.; Oxford University Press: New York, 2008.
64. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J., J. A.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, N. J.; Klene, M.; Knox, J. E.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, Revision A.1; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
65. Weiss, P. S.; Eigler, D. M. Phys. Rev. Lett. 1993, 71, 3139
66. Moore, A. M.; Yeganah, S.; Yao, Y.; Claridge, S. A.; Tour, J. M.; Ratner, M. A.; Weiss, P. S. ACS Nano 2010, 4, 7630
67. Han, P.; Kurland, A. R.; Giordano, A. N.; Nanayakkara, S. U.; Blake, M. M.; Pochas, C. M.; Weiss, P. S. ACS Nano 2009, 3, 3115
68. Lovell, S. C.; Word, J. M.; Richardson, J. S.; Richardson, D. C. Proteins: Struct., Funct., Genet. 2000, 40, 389
69. Kim, M.; Hohman, J. N.; Cao, Y.; Houk, K. N.; Ma, H.; Jen, A. K.-Y.; Weiss, P. S. Science 2011, 331, 1312