Lanthanide-based imaging of protein-protein interactions in live cells

Inorganic Chemistry

Volumn 53, Issue 4, 2014, Pages 1839-1853

  Rajendran, Megha ^a   Yapici, Engin ^a   Miller, Lawrence W ^a  

^a UNIVERSITY OF ILLINOIS AT CHICAGO   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

LANTHANIDE; PROTEIN;

ANIMAL; CELL TRACKING; CHEMISTRY; GENETIC PROCEDURES; HUMAN; REVIEW;

ANIMALS; BIOSENSING TECHNIQUES; CELL TRACKING; HUMANS; LANTHANOID SERIES ELEMENTS; PROTEINS;

EID: 84894387349     PISSN: 00201669     EISSN: 1520510X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic4018739     Document Type: Review

References (127)

1. Bunzli, J. C. Chem. Rev. 2010, 110, 2729-2755
2. New, E. J.; Parker, D.; Smith, D. G.; Walton, J. W. Curr. Opin. Chem. Biol. 2010, 14, 238-246
3. Ghose, S.; Trinquet, E.; Laget, M.; Bazin, H.; Mathis, G. J. Alloys Compd. 2008, 451, 35-37
4. Degorce, F.; Card, A.; Soh, S.; Trinquet, E.; Knapik, G. P.; Xie, B. Curr. Chem. Genomics 2009, 3, 22-32
5. Selvin, P. R. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2002, 31, 275-302
6. Hemmila, I.; Laitala, V. J. Fluoresc. 2005, 15, 529-542
7. Bunzli, J. C.; Eliseeva, S. V. Basics of lanthanide photophysics. In Lanthanide luminescence: Photophysical, analytical and biological aspects; Hanninen, P.; Harma, H., Eds.; Springer- Verlag: Berlin, 2011; Vol. 7, pp 1-47.
8. Li, M.; Selvin, P. R. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 8132-8138
9. Xu, J.; Corneillie, T. M.; Moore, E. G.; Law, G. L.; Butlin, N. G.; Raymond, K. N. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19900-19910
10. Hovinen, J.; Guy, P. M. Bioconjugate Chem. 2009, 20, 404-421
11. Terai, T.; Nagano, T. Curr. Opin. Chem. Biol. 2008, 12, 515-521
12. Nolan, E. M.; Lippard, S. J. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 193-203
13. Chan, J.; Dodani, S. C.; Chang, C. J. Nat. Chem. 2012, 4, 973-984
14. Miller, L. W.; Cornish, V. W. Curr. Opin. Chem. Biol. 2005, 9, 56-61
15. Marks, K. M.; Nolan, G. P. Nat. Methods 2006, 3, 591-596
16. Jing, C.; Cornish, V. W. Acc. Chem. Res. 2011, 44, 784-792
17. Giepmans, B. N.; Adams, S. R.; Ellisman, M. H.; Tsien, R. Y. Science 2006, 312, 217-224
18. Xie, X. S.; Yu, J.; Yang, W. Y. Science 2006, 312, 228-230
19. Welch, C. M.; Elliott, H.; Danuser, G.; Hahn, K. M. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2011, 12, 749-756
20. Zhang, J.; Campbell, R. E.; Ting, A. Y.; Tsien, R. Y. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2002, 3, 906-918
21. Jares-Erijman, E. A.; Jovin, T. M. Curr. Opin. Chem. Biol. 2006, 10, 409-416
22. Miyawaki, A. Annu. Rev. Biochem. 2011, 80, 357-373
23. Jares-Erijman, E. A.; Jovin, T. M. Nat. Biotechnol. 2003, 21, 1387-1395
24. Piston, D. W.; Kremers, G. J. Trends Biochem. Sci. 2007, 32, 407-414
25. Sun, Y.; Day, R. N.; Periasamy, A. Nat. Protoc. 2011, 6, 1324-1340
26. Buranachai, C.; Kamiyama, D.; Chiba, A.; Williams, B. D.; Clegg, R. M. J. Fluoresc. 2008, 18, 929-942
27. Hum, J. M.; Siegel, A. P.; Pavalko, F. M.; Day, R. N. Int. J. Mol. Sci. 2012, 13, 14385-14400
28. Redford, G. I.; Clegg, R. M. J. Fluoresc. 2005, 15, 805-815
29. Colyer, R. A.; Lee, C.; Gratton, E. Microsc. Res. Tech. 2008, 71, 201-213
30. Hinde, E.; Digman, M. A.; Welch, C.; Hahn, K. M.; Gratton, E. Microsc. Res. Tech. 2012, 75, 271-281
31. Berney, C.; Danuser, G. Biophys. J. 2003, 84, 3992-4010
32. Galperin, E.; Verkhusha, V. V.; Sorkin, A. Nat. Methods 2004, 1, 209-217
33. Geissler, D.; Stufler, S.; Lohmannsroben, H. G.; Hildebrandt, N. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 1102-1109
34. Gahlaut, N.; Miller, L. W. Cytometry A 2010, 77, 1113-1125
35. Beverloo, H. B.; van Schadewijk, A.; van Gelderen-Boele, S.; Tanke, H. J. Cytometry 1990, 11, 784-792
36. Seveus, L.; Vaisala, M.; Syrjanen, S.; Sandberg, M.; Kuusisto, A.; Harju, R.; Salo, J.; Hemmila, I.; Kojola, H.; Soini, E. Cytometry 1992, 13, 329-338
37. Connally, R. E.; Piper, J. A. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2008, 1130, 106-116
38. Ramshesh, V. K.; Lemasters, J. J. J. Biomed. Opt. 2008, 13, 064001
39. Kielar, F.; Congreve, A.; Law, G. L.; New, E. J.; Parker, D.; Wong, K. L.; Castreno, P.; de Mendoza, J. Chem. Commun. (Cambridge, U.K.) 2008, 2435-2437
40. Law, G. L.; Wong, K. L.; Man, C. W.; Wong, W. T.; Tsao, S. W.; Lam, M. H.; Lam, P. K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3714-3715
41. Eliseeva, S. V.; Aubock, G.; van Mourik, F.; Cannizzo, A.; Song, B.; Deiters, E.; Chauvin, A. S.; Chergui, M.; Bunzli, J. C. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 2932-2937
42. Vaasa, A.; Ligi, K.; Mohandessi, S.; Enkvist, E.; Uri, A.; Miller, L. W. Chem. Commun. (Cambridge, U.K.) 2012, 48, 8595-8597
43. Maurel, D.; Comps-Agrar, L.; Brock, C.; Rives, M. L.; Bourrier, E.; Ayoub, M. A.; Bazin, H.; Tinel, N.; Durroux, T.; Prezeau, L.; Trinquet, E.; Pin, J. P. Nat. Methods 2008, 5, 561-567
44. Doumazane, E.; Scholler, P.; Zwier, J. M.; Trinquet, E.; Rondard, P.; Pin, J. P. FASEB J. 2011, 25, 66-77
45. Strauch, R. C.; Mastarone, D. J.; Sukerkar, P. A.; Song, Y.; Ipsaro, J. J.; Meade, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 16346-16349
46. Mizukami, S.; Yamamoto, T.; Yoshimura, A.; Watanabe, S.; Kikuchi, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 8750-8752
47. Miller, L. W.; Cai, Y. F.; Sheetz, M. P.; Cornish, V. W. Nat. Methods 2005, 2, 255-257
48. Calloway, N. T.; Choob, M.; Sanz, A.; Sheetz, M. P.; Miller, L. W.; Cornish, V. W. ChemBioChem 2007, 8, 767-774
49. Rajapakse, H. E.; Reddy, D. R.; Mohandessi, S.; Butlin, N. G.; Miller, L. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 4990-4992
50. Reddy, D. R.; Pedro Rosa, L. E.; Miller, L. W. Bioconjugate Chem. 2011, 22, 1402-1409
51. Yapici, E.; Reddy, D. R.; Miller, L. W. ChemBioChem 2012, 13, 553-558
52. Nguyen, A. W.; Daugherty, P. S. Nat. Biotechnol. 2005, 23, 355-360
53. Rajapakse, H. E.; Gahlaut, N.; Mohandessi, S.; Yu, D.; Turner, J. R.; Miller, L. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 13582-13587
54. Umeda, K.; Ikenouchi, J.; Katahira-Tayama, S.; Furuse, K.; Sasaki, H.; Nakayama, M.; Matsui, T.; Tsukita, S.; Furuse, M. Cell 2006, 126, 741-754
55. Itoh, M.; Furuse, M.; Morita, K.; Kubota, K.; Saitou, M.; Tsukita, S. J. Cell. Biol. 1999, 147, 1351-1363
56. Cunningham, C. W.; Mukhopadhyay, A.; Lushington, G. H.; Blagg, B. S.; Prisinzano, T. E.; Krise, J. P. Mol. Pharmaceutics 2010, 7, 1301-1310
57. Nigg, E. A. Nature 1997, 386, 779-787
58. Lipinski, C. A.; Lombardo, F.; Dominy, B. W.; Feeney, P. J. Adv. Drug Delivery Rev. 2001, 46, 3-26
59. Tsien, R. Y. Nature 1981, 290, 527-528
60. Minta, A.; Kao, J. P.; Tsien, R. Y. J. Biol. Chem. 1989, 264, 8171-8178
61. Baracca, A.; Sgarbi, G.; Solaini, G.; Lenaz, G. Biochim. Biophys. Acta 2003, 1606, 137-146
62. Schwartz, R.; Ting, C. S.; King, J. Genome Res. 2001, 11, 703-709
63. Hanaoka, K.; Kikuchi, K.; Kobayashi, S.; Nagano, T. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 13502-13509
64. Okada, C. Y.; Rechsteiner, M. Cell 1982, 29, 33-41
65. Walev, I.; Bhakdi, S. C.; Hofmann, F.; Djonder, N.; Valeva, A.; Aktories, K.; Bhakdi, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2001, 98, 3185-3190
66. Manning, H. C.; Goebel, T.; Thompson, R. C.; Price, R. R.; Lee, H.; Bornhop, D. J. Bioconjugate Chem. 2004, 15, 1488-1495
67. Lee, J.; Burdette, J. E.; MacRenaris, K. W.; Mustafi, D.; Woodruff, T. K.; Meade, T. J. Chem. Biol. 2007, 14, 824-834
68. Yamane, T.; Hanaoka, K.; Muramatsu, Y.; Tamura, K.; Adachi, Y.; Miyashita, Y.; Hirata, Y.; Nagano, T. Bioconjugate Chem. 2011, 22, 2227-2236
69. Montgomery, C. P.; Murray, B. S.; New, E. J.; Pal, R.; Parker, D. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 925-937
70. Frias, J. C.; Bobba, G.; Cann, M. J.; Hutchison, C. J.; Parker, D. Org. Biomol. Chem. 2003, 1, 905-917
71. Chauvin, A. S.; Comby, S.; Song, B.; Vandevyver, C. D.; Thomas, F.; Bunzli, J. C. Chem.-Eur. J. 2007, 13, 9515-9526
72. Chauvin, A. S.; Comby, S.; Song, B.; Vandevyver, C. D.; Bunzli, J. C. Chem.-Eur. J. 2008, 14, 1726-1739
73. Chauvin, A. S.; Thomas, F.; Song, B.; Vandevyver, C. D. B.; Bunzli, J. C. G. Philos. Trans. R. Soc., A 2013, 371, 20120295
74. Murray, B. S.; New, E. J.; Pal, R.; Parker, D. Org. Biomol. Chem. 2008, 6, 2085-2094
75. Yu, J.; Parker, D.; Pal, R.; Poole, R. A.; Cann, M. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 2294-2299
76. Pal, R.; Parker, D. Chem. Commun. (Cambridge, U.K.) 2007, 474-476
77. Pal, R.; Parker, D. Org. Biomol. Chem. 2008, 6, 1020-1033
78. Kielar, F.; Law, G. L.; New, E. J.; Parker, D. Org. Biomol. Chem. 2008, 6, 2256-2268
79. New, E. J.; Parker, D. Org. Biomol. Chem. 2009, 7, 851-855
80. New, E. J.; Congreve, A.; Parker, D. Chem. Sci. 2010, 1, 111-118
81. Falcone, S.; Cocucci, E.; Podini, P.; Kirchhausen, T.; Clementi, E.; Meldolesi, J. J. Cell Sci. 2006, 119, 4758-4769
82. Duchardt, F.; Fotin-Mleczek, M.; Schwarz, H.; Fischer, R.; Brock, R. Traffic 2007, 8, 848-866
83. Fretz, M. M.; Penning, N. A.; Al-Taei, S.; Futaki, S.; Takeuchi, T.; Nakase, I.; Storm, G.; Jones, A. T. Biochem. J. 2007, 403, 335-342
84. Kosuge, M.; Takeuchi, T.; Nakase, I.; Jones, A. T.; Futaki, S. Bioconjugate Chem. 2008, 19, 656-664
85. Nakase, I.; Takeuchi, T.; Tanaka, G.; Futaki, S. Adv. Drug Delivery Rev. 2008, 60, 598-607
86. Stewart, K. M.; Horton, K. L.; Kelley, S. O. Org. Biomol. Chem. 2008, 6, 2242-2255
87. Wender, P. A.; Galliher, W. C.; Goun, E. A.; Jones, L. R.; Pillow, T. H. Adv. Drug Delivery Rev. 2008, 60, 452-472
88. Bhorade, R.; Weissleder, R.; Nakakoshi, T.; Moore, A.; Tung, C. H. Bioconjugate Chem. 2000, 11, 301-305
89. Liu, M.; Guo, Y. M.; Wu, Q. F.; Yang, J. L.; Wang, P.; Wang, S. C.; Guo, X. J.; Qiang, Y. Q.; Duan, X. Y. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2006, 347, 133-140
90. Allen, M. J.; Meade, T. J. J. Biol. Inorg. Chem. 2003, 8, 746-750
91. Allen, M. J.; MacRenaris, K. W.; Venkatasubramanian, P. N.; Meade, T. J. Chem. Biol. 2004, 11, 301-307
92. Endres, P. J.; Macrenaris, K. W.; Vogt, S.; Allen, M. J.; Meade, T. J. Mol. Imaging 2006, 5, 485-497
93. Endres, P. J.; MacRenaris, K. W.; Vogt, S.; Meade, T. J. Bioconjugate Chem. 2008, 19, 2049-2059
94. Major, J. L.; Meade, T. J. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 893-903
95. Thielemann, D. T.; Wagner, A. T.; Rosch, E.; Kolmel, D. K.; Heck, J. G.; Rudat, B.; Neumaier, M.; Feldmann, C.; Schepers, U.; Brase, S.; Roesky, P. W. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 7454-7457
96. Mohandessi, S.; Rajendran, M.; Magda, D.; Miller, L. W. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 10825-10829
97. Shaner, N. C.; Lin, M. Z.; McKeown, M. R.; Steinbach, P. A.; Hazelwood, K. L.; Davidson, M. W.; Tsien, R. Y. Nat. Methods 2008, 5, 545-551
98. Gautier, A.; Juillerat, A.; Heinis, C.; Correa, I. R., Jr.; Kindermann, M.; Beaufils, F.; Johnsson, K. Chem. Biol. 2008, 15, 128-136
99. Murray, J. M.; Appleton, P. L.; Swedlow, J. R.; Waters, J. C. J. Microsc. 2007, 228, 390-405
100. Sala, F.; Hernandez-Cruz, A. Biophys. J. 1990, 57, 313-324
101. Tsien, R. Y. Annu. Rev. Biochem. 1998, 67, 509-544
102. Machacek, M.; Hodgson, L.; Welch, C.; Elliott, H.; Pertz, O.; Nalbant, P.; Abell, A.; Johnson, G. L.; Hahn, K. M.; Danuser, G. Nature 2009, 461, 99-103
103. Hodgson, L.; Shen, F.; Hahn, K. Current Protocols in Cell Biology; Wiley: New York, 2010; Chapter 14, pp 14.11.1-14.11.26.
104. Brown, E. J.; Albers, M. W.; Shin, T. B.; Ichikawa, K.; Keith, C. T.; Lane, W. S.; Schreiber, S. L. Nature 1994, 369, 756-758
105. Inoue, T.; Heo, W. D.; Grimley, J. S.; Wandless, T. J.; Meyer, T. Nat. Methods 2005, 2, 415-418
106. Wang, Y. L. J. Microsc. 2007, 228, 123-131
107. Dailey, M.; Manders, E.; Soll, D.; Terasaki, M. Confocal Microscopy of Living Cells. In Handbook of Biological Confocal Microscopy; Pawley, J. B., Ed.; Springer: New York: 2006; pp 381-403.
108. Konig, K.; Krasieva, T.; Bauer, E.; Fiedler, U.; Berns, M. W.; Tromberg, B. J.; Greulich, K. O. J. Biomed. Opt. 1996, 1, 217-222
109. Gorgidze, L. A.; Oshemkova, S. A.; Vorobjev, I. A. Biosci. Rep. 1998, 18, 215-224
110. Sako, Y.; Sekihata, A.; Yanagisawa, Y.; Yamamoto, M.; Shimada, Y.; Ozaki, K.; Kusumi, A. J. Microsc. 1997, 185, 9-20
111. Stricker, S. A.; Whitaker, M. Microsc. Res. Tech. 1999, 46, 356-369
112. Mukherjee, S.; Zha, X.; Tabas, I.; Maxfield, F. R. Biophys. J. 1998, 75, 1915-1925
113. Mitchison, T. J.; Sawin, K. E.; Theriot, J. A.; Gee, K.; Mallavarapu, A. Methods Enzymol. 1998, 291, 63-78
114. Ghosh, M.; Song, X.; Mouneimne, G.; Sidani, M.; Lawrence, D. S.; Condeelis, J. S. Science 2004, 304, 743-746
115. Knight, M. M.; Roberts, S. R.; Lee, D. A.; Bader, D. L. Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2003, 284, C1083-C1089
116. Dadabhoy, A.; Faulkner, S.; Sammes, P. G. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 2002, 348-357
117. Bretonniere, Y.; Cann, M. J.; Parker, D.; Slater, R. Org. Biomol. Chem. 2004, 2, 1624-1632
118. Szijjarto, C.; Pershagen, E.; Ilchenko, N. O.; Borbas, K. E. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 3099-3109
119. D'Aleo, A.; Picot, A.; Beeby, A.; Gareth Williams, J. A.; Le Guennic, B.; Andraud, C.; Maury, O. Inorg. Chem. 2008, 47, 10258-10268
120. Butler, S. J.; McMahon, B. K.; Pal, R.; Parker, D.; Walton, J. W. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 9511-9517
121. McMahon, B. K.; Pal, R.; Parker, D. Chem. Commun. (Cambridge, U.K.) 2013, 49, 5363-5365
122. Walton, J. W.; Bourdolle, A.; Butler, S. J.; Soulie, M.; Delbianco, M.; McMahon, B. K.; Pal, R.; Puschmann, H.; Zwier, J. M.; Lamarque, L.; Maury, O.; Andraud, C.; Parker, D. Chem. Commun. (Cambridge, U.K.) 2013, 49, 1600-1602
123. D'Aleo, A.; Picot, A.; Baldeck, P. L.; Andraud, C.; Maury, O. Inorg. Chem. 2008, 47, 10269-10279
124. Picot, A.; D'Aleo, A.; Baldeck, P. L.; Grichine, A.; Duperray, A.; Andraud, C.; Maury, O. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 1532-1533
125. Planchon, T. A.; Gao, L.; Milkie, D. E.; Davidson, M. W.; Galbraith, J. A.; Galbraith, C. G.; Betzig, E. Nat. Methods 2011, 8, 417-423
126. Truong, T. V.; Supatto, W.; Koos, D. S.; Choi, J. M.; Fraser, S. E. Nat. Methods 2011, 8, 757-760
127. Choi, H.; Tzeranis, D. S.; Cha, J. W.; Clemenceau, P.; de Jong, S. J. G.; van Geest, L. K.; Moon, J. H.; Yannas, I. V.; So, P. T. C. Opt. Express 2012, 20, 26219-26235