Relative unidirectional translation in an artificial molecular assembly fueled by light

Journal of the American Chemical Society

Volumn 135, Issue 49, 2013, Pages 18609-18620

  Li, Hao ^a   Cheng, Chuyang ^a   McGonigal, Paul R ^a   Fahrenbach, Albert C ^a,c   Frasconi, Marco ^a   Liu, Wei Guang ^d   Zhu, Zhixue ^a   Zhao, Yanli ^e,f   Ke, Chenfeng ^a   Lei, Juying ^a   Young, Ryan M ^a   Dyar, Scott M ^a   Co, Dick T ^a   Yang, Ying Wei ^a,c   Botros, Youssry Y ^a,b,g,h   Goddard, William A ^d,i   Wasielewski, Michael R ^a   Astumian, R Dean ^j   Stoddart, J Fraser ^a  

^a NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

^b Northwestern University   (United States)

^c Jilin University   (China)

^d CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^e Nanyang Technological University   (Singapore)

^f NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

^g KING ABDULAZIZ CITY FOR SCIENCE AND TECHNOLOGY   (Saudi Arabia)

^h INTEL CORPORATION   (United States)

ⁱ Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST)   (South Korea)

^j University of Maine   (United States)

more..

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOCHEMICAL SYSTEMS; CYCLOBIS(PARAQUAT-P-PHENYLENE); ELECTRICAL POTENTIAL; MOLECULAR TRANSLATIONS; NON-COVALENT BONDINGS; TECHNOLOGICAL APPLICATIONS; THERMAL EQUILIBRIUMS; TRANSLATIONAL MOTIONS;

BINDING SITES; BYPRODUCTS; CYCLIC VOLTAMMETRY; MOLECULES; PHOTOSENSITIZERS;

LIGHT;

MERCUROUS CHLORIDE; MOLECULAR MOTOR; NAPHTHALENE DERIVATIVE; PHENOTHIAZINE; TAXANE DERIVATIVE; VIOLOGEN;

ACTIVE TRANSPORT; ARTICLE; BINDING AFFINITY; BINDING SITE; CYCLIC POTENTIOMETRY; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DISSOCIATION; ELECTRIC POTENTIAL; ELECTRON TRANSPORT; ENERGY RESOURCE; ENVIRONMENTAL TEMPERATURE; LASER; LIGHT; MOLECULAR RECOGNITION; MOTION; OXIDATION REDUCTION REACTION; OXIDATION REDUCTION STATE; POTENTIOMETRY; PROTON NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; STEREOSPECIFICITY; SYNTHESIS; SYNTHETIC BIOLOGY; ULTRAVIOLET SPECTROSCOPY;

LIGHT; MOLECULAR MOTOR PROTEINS;

EID: 84890481222     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja4094204     Document Type: Article

References (71)

1. Molecular Motors; Schliwa, M., Ed.; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2003.
2. Boyer, P. D. Angew. Chem., Int. Ed. 1998, 37, 2296
3. Walker, J. E. Angew. Chem., Int. Ed. 1998, 37, 2308
4. Hirokawa, N.; Noda, Y.; Tanaka, Y.; Niwa, S. Nat. Rev. Mol. Cell Bio. 2009, 10, 682
5. Berg, J. S.; Powell, B. C.; Cheney, R. E. Mol. Biol. Cell 2001, 12, 780
6. Sowa, Y.; Berry, R. M. Q. Rev. Biophys. 2008, 41, 103
7. Wright, E. M.; Loo, D. D. F.; Hirayama, B. A. Physiol. Rev. 2011, 91, 733
8. Gai, F.; Hasson, K. C.; McDonald, J. C.; Anfinrud, P. A. Science 1998, 279, 1886
9. Skou, J. C. Angew. Chem., Int. Ed. 1998, 37, 2321
10. Inoue, K.; Ono, H.; Abe-Yoshizumi, R.; Yoshizawa, S.; Ito, H.; Kogure, K.; Kandori, H. Nat. Commun. 2013, 4, 1678
11. Astumian, R. D. Sci. Am. 2001, 285, 56
12. Beausang, J. F.; Shroder, D. Y.; Nelson, P. C.; Goldman, Y. E. Biophys. J. 2013, 104, 1263
13. Astumian, R. D. Science 1997, 276, 917
14. Bier, M. Contemp. Phys. 1997, 38, 371
15. Parrondo, J. M. R.; De Cisneros, B. J. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2002, 75, 179
16. Reimann, P.; Hänggi, P. Appl. Phys. A: Mater. Sci. Process. 2002, 75, 169
17. Astumian, R. D.; Derényi, I. Eur. Biophys. J. 1998, 27, 474
18. Astumian, R. D. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 684
19. Coskun, A.; Banaszak, M.; Astumian, R. D.; Stoddart, J. F.; Grzybowski, B. A. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 19
20. Molecular Devices and Machines: Concepts and Perspectives for the Nanoworld; Balzani, V.; Venturi, M.; Credi, A., Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2008.
21. Collin, J.-P.; Heitz, V.; Sauvage, J.-P. Top. Curr. Chem. 2005, 262, 29
22. Kay, E. R.; Leigh, D. A.; Zerbetto, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 72
23. Stoddart, J. F. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1802
24. Vogelsberg, C. S.; Garcia-Garibay, M. A. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 1892
25. Krishnan, Y.; Simmel, F. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 3124
26. Bath, J.; Turberfield, A. J. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 275
27. Lu, C. H.; Cecconello, A.; Elbaz, J.; Credi, A.; Willner, I. Nano Lett. 2013, 13, 2303
28. For a recent review see Michl, J.; Sykes, E. C. H. ACS Nano 2009, 3, 1042
29. Leigh, D. A.; Wong, J. K. Y.; Dehez, F.; Zerbetto, F. Nature 2003, 424, 174
30. Hernández, J. V.; Kay, E. R.; Leigh, D. A. Science 2004, 306, 1532
31. Kelly, T. R.; De Silva, H.; Silva, R. A. Nature 1999, 401, 150
32. Fletcher, S. P.; Dumur, F.; Pollard, M. M.; Feringa, B. L. Science 2005, 310, 80
33. Perera, U. G. E.; Ample, E. F.; Kersell, H.; Zhang, Y.; Vives, G.; Echeverria, J.; Grisolia, M.; Rapenne, G.; Joachim, C.; Hla, S.-W. Nat. Nanotechnol. 2013, 8, 46
34. Koumura, N.; Zijlstra, R. W. J.; van Delden, R. A.; Harada, N.; Feringa, B. L. Nature 1999, 401, 152
35. Eelkema, R.; Pollard, M. M.; Vicario, J.; Katsonis, N.; Serrano Ramon, B.; Bastiaansen, C. W. M.; Broer, D. F.; Feringa, B. L. Nature 2006, 440, 163
36. Ruangsupapichat, N.; Pollard, M. M.; Harutyunyan, S. R.; Feringa, B. L. Nat. Chem. 2011, 3, 53
37. Wang, J. B.; Feringa, B. L. Science 2011, 331, 1429
38. Kudernac, T.; Ruangsupapichat, N.; Parschau, M.; Maciá, B.; Katsonis, N.; Harutyunyan, S. R.; Ernst, K.-H.; Feringa, B. L. Nature 2011, 479, 208
39. Feringa, B. L. J. Org. Chem. 2007, 72, 6635
40. Chatterjee, M. N.; Kay, E. R.; Leigh, D. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4058
41. Serreli, V.; Lee, C. F.; Kay, E. R.; Leigh, D. A. Nature 2007, 445, 523
42. Alvarez-Pérez, M.; Goldup, S. M.; Leigh, D. A.; Slawin, A. M. Z. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1836
43. Carlone, A.; Goldup, S. M.; Lebrasseur, N.; Leigh, D. A.; Wilson, A. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 8321
44. Baroncini, M.; Silvi, S.; Venturi, M.; Credi, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 4223
45. Arduini, A.; Bussolati, R.; Credi, A.; Monaco, S.; Secchi, A.; Silvi, S.; Venturi, M. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 16203
46. von Delius, M.; Geertsema, E. M.; Leigh, D. A. Nat. Chem. 2010, 2, 96
47. von Delius, M.; Geertsema, E. M.; Leigh, D. A.; Tang, D.-T. D. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16134
48. Barrell, M. J.; Campaña, A. G.; von Delius, M.; Geertsema, E. M.; Leigh, D. A. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 285
49. von Delius, M.; Leigh, D. A. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 3656
50. Green, J. E.; Choi, J. W.; Boukai, A.; Bunimovich, Y.; Johnston-Halperin, E.; DeIonno, E.; Luo, Y.; Sheriff, B. A.; Xu, K.; Shin, Y. S.; Tseng, H.-R.; Stoddart, J. F.; Heath, J. R. Nature 2007, 445, 414
51. Odell, B.; Reddington, M. V.; Slawin, A. M. Z.; Spencer, N.; Stoddart, J. F.; Williams, D. J. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1988, 27, 1547
52. Zhu, Z.; Fahrenbach, A. C.; Li, H.; Barnes, J. C.; Liu, Z.; Dyar, S. M.; Zhang, H.; Lei, J.; Carmieli, R.; Sarjeant, A. A.; Stern, C. L.; Wasielewski, M. R.; Stoddart, J. F. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11709
53. Trabolsi, A.; Khashab, N.; Fahrenbach, A. C.; Friedman, D. C.; Colvin, M. T.; Cotí, K. K.; Benitez, D.; Tkatchouk, E.; Olsen, J.-C.; Belowich, M. E.; Carmielli, R.; Khatib, H. A.; Goddard, W. A., III; Wasielewski, M. R.; Stoddart, J. F. Nat. Chem. 2010, 2, 42
54. Li, H.; Fahrenbach, A. C.; Dey, S. V.; Basu, S.; Trabolsi, A.; Zhu, Z.; Botros, Y. Y.; Stoddart, J. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 8260
55. Li, H.; Fahrenbach, A. C.; Coskun, A.; Zhu, Z.; Barin, G.; Zhao, Y.; Botros, Y. Y.; Sauvage, J.-P.; Stoddart, J. F. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 6782
56. Li, H.; Zhao, Y.-L.; Fahrenbach, A. C.; Kim, S.-Y.; Paxton, W. F.; Stoddart, J. F. Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 2240
57. Fahrenbach, A. C.; Zhu, Z.; Cao, D.; Liu, W.-G.; Li, H.; Dey, S. K.; Basu, S.; Trabolsi, A.; Botros, Y. Y.; Goddard, W. A., III; Stoddart, J. F. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16275
58. Fahrenbach, A. C.; Sampath, S.; Late, D. J.; Barnes, J. C.; Kleinman, S. L.; Valley, N.; Hartlieb, K. J.; Liu, Z.; Dravid, V. P.; Schatz, G. C.; Van Duyne, R. P.; Stoddart, J. F. ACS Nano 2012, 6, 9964
59. Fahrenbach, A. C.; Barnes, J. C.; Lanfranchi, D. A.; Li, H.; Coskun, A.; Gassensmith, J. J.; Liu, Z.; Benítez, D.; Trabolsi, A.; Goddard, W. A., III; Elhabiri, M.; Stoddart, J. F. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 3061
60. Barnes, J. C.; Fahrenbach, A. C.; Cao, D.; Dyar, S. M.; Frasconi, M.; Giesener, M. A.; Benítez, D.; Tkatchouk, E.; Chernyashevskyy, O.; Shin, W. H.; Li, H.; Sampath, S.; Stern, C. L.; Sarjeant, A. A.; Hartlieb, K. J.; Liu, Z.; Carmieli, R.; Botros, Y. Y.; Choi, J. W.; Slawin, A. M. Z.; Ketterson, J. B.; Wasielewski, M. R.; Goddard, W. A., III; Stoddart, J. F. Science 2013, 339, 429
61. Li, H.; Zhu, Z.; Fahrenbach, A. C.; Savoie, B. M.; Ke, C.; Barnes, J. C.; Lei, J.; Zhao, Y.-L.; Lilley, L. M.; Marks, T. J.; Ratner, M. A.; Stoddart, J. F. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 456
62. Ashton, P. R.; Ballardini, R.; Balzani, V.; Boyd, S. E.; Credi, A.; Gandolfi, M. T.; Gómez-López, M.; Iqbal, S.; Philp, D.; Preece, J. A.; Prodi, L.; Ricketts, H. G.; Stoddart, J. F.; Tolley, M. S.; Venturi, M.; White, A. J. P.; Williams, D. J. Chem.-Eur. J. 1997, 3, 152
63. 2(•+). See refs 25a, 25b, 25g, and 25i.
64. Bock, C. R.; Connor, J. A.; Gutierrez, A. R.; Meyer, T. J.; Whitten, D. G.; Sullivan, B. P.; Nagle, J. K. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 4815
65. Ashton, P. R.; Ballardini, R.; Balzani, V.; Credi, A.; Ruprecht, K.; Ishow, E.; Kleverlaan, C. J.; Kocian, O.; Preece, J. A.; Spencer, N.; Stoddart, J. F.; Venturi, M.; Wenger, S. Chem.-Eur. J. 2000, 6, 3558
66. Balzani, V.; Clemente-León, M.; Credi, A.; Ferrer, B.; Venturi, M.; Flood, A. H.; Stoddart, J. F. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 1178
67. McGonigal, P. R.; Stoddart, J. F. Nat. Chem. 2013, 5, 260
68. Brown, C. L.; Philp, D.; Spencer, N.; Stoddart, J. F. Isr. J. Chem. 1992, 32, 61
69. Ashton, P. R.; Blower, M.; Philp, D.; Spencer, N.; Stoddart, J. F.; Tolley, M. S.; Ballardini, R.; Ciano, M.; Balzani, V.; Gandolfi, M. T.; Prodi, L.; McLean, C. H. New J. Chem. 1993, 17, 689
70. Tannor, D. J.; Marten, B.; Murphy, R.; Friesner, R. A.; Sitkoff, D.; Nicholls, A.; Ringnalda, M.; Goddard, W. A., III; Honig, B. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 11875
71. Jaguar, version 7.0; Schrödinger, LLC: New York, 2007.