High hydrostatic pressure: A probing tool and a necessary parameter in biophysical chemistry

Chemical Communications

Volumn 50, Issue 7, 2014, Pages 766-775

  Meersman, Filip ^a,b,c   Mc Millan, Paul F ^a  

^a UNIVERSITY COLLEGE LONDON   (United Kingdom)

^b RandD Discovery Innogenetics   (Belgium)

^c UNIVERSITY OF ANTWERP   (Belgium)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOPHYSICAL PROCESSES; HYDROSTATIC PRESSURE; KINETICS; PHYSICOCHEMICAL PHENOMENA; PROTEINS;

POLYMER;

ARTICLE; ATMOSPHERE; ATOMIC FORCE MICROSCOPY; BIOPHYSICS; BIOSPHERE; ELASTIC NEUTRON SCATTERING; ELECTRON SPIN RESONANCE; FOOD HANDLING; HALOBACTERIUM SALINARUM; HYDROSTATIC PRESSURE; HYPERBARISM; LACTOBACILLUS DELBRUECKII; MACROMOLECULE; MOLECULAR MECHANICS; NEUTRON SCATTERING; NONHUMAN; PHYSICAL CHEMISTRY; PROTEIN STRUCTURE; QUASIELASTIC NEUTRON SCATTERING; RADIATION SCATTERING; SHEWANELLA ONEIDENSIS; SYNCHROTRON RADIATION;

EID: 84890837888     PISSN: 13597345     EISSN: 1364548X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c3cc45844j     Document Type: Article

References (110)

1. F. Meersman, C. M. Dobson, K. Heremans, Chem. Soc. Rev., 2006, 35, 908-917
2. C. A. Royer, Biochim. Biophys. Acta, 2002, 1595, 201-209
3. C. Royer, R. Winter, Curr. Opin. Colloid Interface Sci., 2011, 16, 568-571
4. J.-B. Rouget, T. Aksel, J. Roche, J.-L. Saldana, A. E. Garcia, D. Barrick, C. A. Royer, J. Am. Chem. Soc., 2011, 133, 6020-6027
5. J. Font, J. Torrent, M. Ribó, D. V. Laurents, C. Balny, M. Vilanova, R. Lange, Biophys. J., 2006, 91, 2264-2274
6. L. Brun, D. G. Isom, P. Velu, B. Garcia-Moreno, C. A. Royer, Biochemistry, 2006, 45, 3473-3480
7. High pressure chemistry, ed. R. van Eldik and F.-G. Klärner, Wiley-VCH, Weinheim, 2008
8. W. Grochala, R. Hoffmann, J. Feng, N. W. Ashcroft, Angew. Chem., Int. Ed., 2007, 46, 3620-3642
9. S. D. Hamann, Physico-chemical effects of pressure, Academic Press, New York, 1957
10. F. Meersman, L. Smeller, K. Heremans, Biophys. J., 2002, 82, 2634-2644
11. E. Girard, R. M. Mezouar, A. C. Dhaussy, T. W. Lin, J. E. Johnson, R. Fourme, Biophys. J., 2005, 88, 3562-3571
12. E. G. Ponyatovsky, O. I. Barkalov, Mater. Sci. Rep., 1992, 8, 147-191
13. S. M. Sharma, S. M. K. Sikka, Prog. Mater. Sci., 1996, 40, 1-77
14. D. Machon, F. Meersman, M. C. Wilding, M. Wilson, P. F. McMillan, Prog. Mater. Sci.
15. H. E. Stanley, S. V. Buldyrev, G. Franzese, P. Kumar, F. Mallamace, M. G. Mazza, K. Stokely, L. Xu, J. Phys.: Condens. Matter, 2010, 22, 284101
16. C. A. Angell, Science, 1995, 267, 1924-1935
17. D. J. Wales, Energy landscapes. Applications to clusters, biomolecules and glasses, Cambridge University Press, Cambridge, 2003
18. P. W. Bridgman, Collected Experimental Papers, Harvard University Press, Cambridge, MA, 1964, vol. 1-7
19. P. W. Bridgman, The Physics of High Pressure, G. Bell and Sons, London, 1931
20. P. F. McMillan, Nat. Mater., 2005, 4, 715-718
21. R. J. Hemley, High Pressure Res., 2010, 30, 581-619
22. P. W. Bridgman, J. Biol. Chem., 1914, 19, 511-512
23. N. J. Brooks, O. Ces, R. H. Templer, J. M. Seddon, Chem. Phys. Lipids, 2011, 164, 89-98
24. F. Meersman, I. Daniel, D. Bartlett, R. Winter, R. Hazael, P. F. McMillan, Rev. Mineral. Geochem., 2013, 75, 607-648
25. R. Winter, C. Jeworrek, Soft Matter, 2009, 5, 3157-3173
26. R. Winter, W. Dzwolak, Philos. Trans. R. Soc., A, 2005, 363, 537-563
27. R. B. MacGregor, Jr., Biochim. Biophys. Acta, 2002, 1595, 266-276
28. J. M. Seddon, A. M. Squires, C. E. Conn, O. Ces, A. J. Heron, X. Mulet, G. C. Shearman, R. H. Templer, Philos. Trans. R. Soc., A, 2006, 364, 2635-2655
29. I. Daniel, P. Oger, R. Winter, Chem. Soc. Rev., 2006, 35, 858-875
30. P. M. Oger, M. Jebbar, Res. Microbiol., 2010, 161, 799-809
31. S. F. Colwell, S. D'Hondt, Rev. Mineral. Geochem., 2013, 75, 547-574
32. A. Fersht, Enzyme structure and mechanism, W.H. Freeman and Co., New York, 2nd edn, 1985, pp. 32-37
33. A. J. Baldwin, L. E. Kay, Nat. Chem. Biol., 2009, 5, 808-814
34. D. M. Korzhnev, T. L. Religa, W. Banachewicz, A. R. Fersht, L. E. Kay, Science, 2010, 329, 1312-1316
35. S. Yang, L. Blachowicz, L. Makowski, B. Roux, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2010, 107, 15757-15762
36. E. Girard, S. Marchal, J. Perez, S. Finet, R. Kahn, R. Fourme, G. Marassio, A. C. Dhaussy, T. Prangé, M. Giffard, F. Dulin, F. Bonneté, R. Lange, J. H. Abraini, M. Mezouar, N. Colloc'h, Biophys. J., 2010, 98, 2365-2373
37. J. McCoy, W. L. Hubbell, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2011, 108, 1331-1336
38. P. Urayama, G. N. Phillips, Jr., S. M. Gruner, Structure, 2002, 10, 51-60
39. K. Kuwata, H. Li, H. Yamada, C. A. Batt, Y. Goto, K. Akasaka, J. Mol. Biol., 2001, 305, 1073-1083
40. R. Kitahara, S. Yokoyama, K. Akasaka, J. Mol. Biol., 2005, 347, 277-285
41. K. Akasaka, Chem. Rev., 2006, 106, 1814-1835
42. H. Frauenfelder, N. A. Alberding, A. Ansari, D. Braunstein, B. R. Cowen, M. K. Hong, I. E. T. Iben, J. B. Johnson, S. Luck, M. C. Marden, J. R. Mourant, P. Ormos, L. Reinisch, R. Scholl, A. Schulte, E. Shyamsunder, L. B. Sorensen, P. J. Steinbach, A. H. Xie, R. D. Young, K. Yue, J. Phys. Chem., 1990, 94, 1024-1037
43. H. Frauenfelder, S. G. Sligar, P. G. Wolynes, Science, 1991, 254, 1598-1603
44. E. Girard, A. C. Dhaussy, B. Couzinet, J. C. Chervin, M. Mezouar, R. Kahn, I. Ascone, R. Fourme, J. Appl. Crystallogr., 2007, 40, 912-918
45. N. Colloc'h, L. Gabison, G. Monard, M. Altarsha, M. Chiadmi, G. Marassio, J. S. D. O. Santos, M. El Hajji, B. Castro, J. H. Abrainiand T. Prangé, Biophys. J., 2008, 95, 2415-2422
46. N. Colloc'h, J. Sopkova-de Oliveira Santos, P. Retailleau, D. Vivarès, F. Bonneté, B. Langlois d'Estainto, B. Gallois, A. Brisson, J. J. Risso, M. Lemaire, T. Prangé, J. H. Abraini, Biophys. J., 2007, 92, 217-224
47. A. Wlodarczyk, P. F. McMillan, S. A. Greenfield, Chem. Soc. Rev., 2006, 35, 890-898
48. N. P. Franks, R. Dickinson, S. L. de Sousa, A. C. Hall, W. R. Lieb, Nature, 1998, 396, 324
49. S. Kapoor, G. Triola, I. R. Vetter, M. Erlkamp, H. Waldmann, R. Winter, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2012, 109, 460-465
50. M.-S. Appavou, G. Gibrat, M.-C. Bellissent-Funel, Biochim. Biophys. Acta, 2006, 1764, 414-423
51. M. G. Ortore, F. Spinozzi, P. Mariani, A. Paciaroni, L. R. S. Barbosa, H. Amenitsch, M. Steinhart, J. Ollivier, D. Russo, J. R. Soc. Interface, 2009, 6, S619-S634
52. L. Meinhold, J. C. Smith, A. Kitao, A. H. Zewail, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2007, 104, 17261-17265
53. S. Marchal, J. Torrent and R. Lange, in Comparative high pressure biology, ed. P. Sébert, Science Publishers, Enfield, 2010, pp. 3-23
54. N. J. Brooks, B. L. L. E. Gauthe, N. J. Terrill, S. E. Rogers, R. H. Templer, O. Ces, J. M. Seddon, Rev. Sci. Instrum., 2010, 81, 064103
55. J.-B. Rouget, M. A. Schroer, C. Jeworrek, M. Pühse, J.-L. Saldana, Y. Bessin, M. Tolan, D. Barrick, R. Winter, C. A. Royer, Biophys. J., 2010, 98, 2712-2721
56. M. H. Jacob, C. Saudan, G. Holtermann, A. Martin, D. Perl, A. E. Merbach, F. X. Schmid, J. Mol. Biol., 2002, 318, 837-845
57. G. Pappenberger, C. Saudan, M. Becker, A. E. Merbach, T. Kiefhaber, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2000, 97, 17-22
58. D. M. Korzhnev, I. Bezsonova, F. Evanics, N. Taulier, Z. Zhou, Y. Bai, T. V. Chalikian, R. S. Prosser, L. E. Kay, J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 5262-5269
59. A. R. A. Latif, R. Kono, H. Tachibana, K. Akasaka, Biophys. J., 2007, 92, 323-329
60. D. El Moustaine, V. Perrier, I. Acquatella-Tran Van Ba, F. Meersman, V. G. Ostapchenko, I. V. Baskakov, R. Lange, J. Torrent, J. Biol. Chem., 2011, 286, 13448-13459
61. D. S. Pearson, G. Holtermann, P. Ellison, C. Cremo, M. A. Geeves, Biochem. J., 2002, 366, 643-651
62. C. E. Conn, O. Ces, A. M. Squires, X. Mulet, R. Winter, S. M. Finet, R. H. Templer, J. M. Seddon, Langmuir, 2008, 24, 2331-2340
63. A. M. Squires, R. H. Templer, J. M. Seddon, J. Woenkhaus, R. Winter, T. Narayanan, S. Finet, Phys. Rev. E, 2005, 72, 011502
64. M. J. Buehler, Y. C. Yung, Nat. Mater., 2009, 8, 175-188
65. M. A. Meyers, J. McKittrick, P.-Y. Chen, Science, 2013, 339, 773-779
66. F. Meersman, R. Quesada Cabrera, P. F. McMillan, V. Dmitriev, High Pressure Res., 2009, 29, 665-670
67. F. Meersman, R. Quesada Cabrera, P. F. McMillan, V. Dmitriev, Biophys. J., 2011, 100, 193-197
68. R. Quesada Cabrera, F. Meersman, P. F. McMillan, V. Dmitriev, Biomacromolecules, 2011, 12, 2178-2183
69. T. P. Knowles, A. W. Fitzpatrick, S. Meehan, H. R. Mott, M. Vendruscolo, C. M. Dobson, M. E. Welland, Science, 2007, 318, 1900-1903
70. S. Guo, B. B. Akhremitchev, Biomacromolecules, 2006, 7, 1630-1636
71. R. Nelson, M. R. Sawaya, M. Balbirnie, A. ø. Madsen, C. Riekel, R. Grothe, D. Eisenberg, Nature, 2005, 435, 773-778
72. C. A. Grant, D. J. Brockwell, S. E. Radford, N. H. Thomson, Appl. Phys. Lett., 2008, 92, 233902
73. T. Sato, N. Funamori, T. Yagi, Nat. Commun., 2011, 2, 345, doi: 10.1038/ncomms1343
74. C. Dirix, F. Meersman, C. E. MacPhee, C. M. Dobson, K. Heremans, J. Mol. Biol., 2005, 347, 903-909
75. R. A. Lutz, P. G. Falkowski, Science, 2012, 336, 301-302
76. D. H. Bartlett, in High-pressure microbiology, ed. C. Michiels, D. H. Bartlett and A. Aertsen, ASM Press, Washington DC, 2008, pp. 195-201
77. T. Gold, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1992, 89, 6045-6049
78. A. A. Yayanos, A. S. Dietz, R. Van Boxtel, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1981, 78, 5212-5215
79. C. Kato, L. Li, Y. Nakamura, Y. Nogi, J. Tamaoka, K. Horikoshi, Appl. Environ. Microbiol., 1998, 64, 1510-1513
80. X. Zeng, J. L. Birrien, Y. Fouquet, G. Cherkashov, M. Jebbar, J. Querellou, P. Oger, M. A. Cambon-Bonavita, X. Xiao, D. Prieur, ISME J., 2009, 3, 873-876
81. B. Jørgensen, A. Boetius, Nat. Rev., 2007, 5, 770-781
82. Y. Morono, T. Terada, M. Nishizawa, M. Ito, F. Hillion, N. Takahata, Y. Sano, F. Inagaki, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2011, 108, 18295-18300
83. R. N. Glud, F. Wenzhöfer, M. Middelboe, K. Oguri, R. Turnewitsch, D. E. Canfield, H. Kitazato, Nat. Geosci., 2013, 6, 284-288
84. J. W. Demig, L. K. Somers, W. L. Straube, D. G. Swartz, M. T. McDonell, Syst. Appl. Microbiol., 1988, 10, 152-160
85. A. A. Yayanos, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1986, 83, 9542-9546
86. A. Picard, I. Daniel, D. Testemale, I. Kieffer, P. Bleuet, H. Cardon, P. M. Oger, Geobiology, 2011, 9, 196-204
87. A. Picard, D. Testemale, J. L. Hazemann, I. Daniel, Geochim. Cosmochim. Acta, 2012, 88, 120-129
88. D. Vanlint, N. Rutten, C. W. Michiels, A. Aertsen, Appl. Environ. Microbiol., 2012, 78, 3234-3241
89. A. Aertsen, F. Meersman, M. E. G. Hendrickx, R. F. Vogel, C. W. Michiels, Trends Biotechnol., 2009, 27, 334-341
90. A. Sharma, J. Scott, G. Coldy, M. Fogel, R. M. Hazen, R. J. Hemley, W. Huntress, Science, 2002, 295, 1514-1516
91. A. A. Yayanos, Science, 2002, 297, 295
92. D. Vanlint, R. Mitchell, E. Bailey, F. Meersman, P. F. McMillan, C. W. Michiels, A. Aertsen, mBio, 2011, 2, e00130
93. M. Ritz, M. Freulet, N. Orange, M. Federighi, Int. J. Food Microbiol., 2000, 55, 115-119
94. M. G. Gänzle, R. F. Vogel, Syst. Appl. Microbiol., 2001, 24, 477-485
95. A. Molina-Höppner, T. Sato, C. Kato, M. G. Gänzle, R. F. Vogel, Extremophiles, 2003, 7, 511-516
96. A. Ishii, T. Sato, M. Wachi, K. Nagai, C. Kato, Microbiology, 2004, 150, 1965-1972
97. R. G. Wilson, Jr., J. E. Trogadis, S. Zimmerman, A. M. Zimmerman, Cell Biol. Int., 2001, 25, 649-665
98. M. Pavlovic, S. Hörmann, R. F. Vogel, M. A. Ehrmann, Arch. Microbiol., 2005, 184, 11-17
99. S. Hörmann, C. Scheyhing, J. Behr, M. Pavlovic, M. Ehrmann, R. F. Vogel, Proteomics, 2006, 6, 1878-1885
100. A. Kish, P. L. Griffin, K. L. Rogers, M. L. Fogel, R. J. Hemley, A. Steele, Extremophiles, 2012, 16, 355-361
101. D. Vanlint, B. J. Y. Pype, N. Rutten, K. G. A. Vanoirbeek, C. W. Michiels, A. Aertsen, Int. J. Food Microbiol., 2013, 166, 65-71
102. D. Vanlint, N. Rutten, S. K. Govers, C. W. Michiels, A. Aertsen, Int. J. Food Microbiol., 2013, 163, 28-33
103. F. Lauro, D. Bartlett, Extremophiles, 2008, 12, 15-25
104. High-pressure microbiology, ed. C. Michiels, D. H. Bartlett and A. Aertsen, ASM Press, Washington DC, 2008
105. D. Prieur, D. Bartlett, C. Kato, P. Oger and M. Jebbar, in Comparative high pressure biology, ed. P. Sébert, Science Publishers, Enfield, 2010, pp. 285-322
106. A. A. Yayanos, Annu. Rev. Microbiol., 1995, 49, 777-805
107. Y.-C. Yong, X.-C. Dong, M. B. Chan-Park, H. Song, P. Chem, ACS Nano, 2012, 6, 2394-2400
108. N. Uría, X. M. Barbel, O. Sánchez, F. X. Muñoz, J. Mas, Environ. Sci. Technol., 2011, 45, 10250-10256
109. G. Wang, F. Qian, G. W. Saltikov, Y. Jiao, Y. Li, Nano Res., 2011, 4, 563-570
110. Y. A. Gorby, S. Yanina, J. S. McClean, K. M. Rosso, D. Moyles, A. Dohnalkova, T. J. Beveridge, I. S. Chang, B. H. Kim, K. S. Kim, D. E. Culley, S. B. Reed, M. F. Romine, D. A. Saffarini, E. A. Hill, L. Shi, D. A. Elias, D. W. Kennedy, G. Pinchuk, K. Watanabe, S. Ishii, B. Logan, K. H. Nealson, J. K. Fredrickson, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 2006, 103, 11358-11363