Molecular adhesion between cartilage extracellular matrix macromolecules

Biomacromolecules

Volumn 15, Issue 3, 2014, Pages 772-780

  Rojas, Fredrick P ^a   Batista, Michael A ^a   Lindburg, C Alexander ^c   Dean, Delphine ^c   Grodzinsky, Alan J ^a,b   Ortiz, Christine ^a   Han, Lin ^a,d  

^a Massachusetts Institute of Technology   (United States)

^b Department of Electrical Engineering and Computer Science   (United States)

^c Clemson University   (United States)

^d DREXEL UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CARTILAGE EXTRACELLULAR MATRIXES; COLLAGEN NETWORKS; ELECTROSTATIC REPULSION; ENZYMATIC DEGRADATION; FIBRILLAR COLLAGEN NETWORK; MOLECULAR ADHESION; NEGATIVELY CHARGED; PHYSIOLOGICAL CONDITION;

CALCIUM; CARTILAGE; COLLAGEN; ENERGY DISSIPATION; GLYCOPROTEINS; IONIC STRENGTH;

ADHESION;

AGGRECAN;

ANIMAL TISSUE; AQUEOUS SOLUTION; ARTICLE; CARTILAGE; ENZYMATIC DEGRADATION; EXTRACELLULAR MATRIX; IONIC STRENGTH; MACROMOLECULE; NONHUMAN; PRIORITY JOURNAL;

AGGRECANS; ANIMALS; CALCIUM; CARTILAGE; CATTLE; CELL ADHESION; COLLAGEN; EXTRACELLULAR MATRIX; MACROMOLECULAR SUBSTANCES; SPECTRUM ANALYSIS;

EID: 84896783730     PISSN: 15257797     EISSN: 15264602     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/bm401611b     Document Type: Article

References (83)

1. Muir, I. H. M. In Adult Articular Cartilage; Freeman, M. A. R., Ed.; Pitman Medical: Kent, 1979; pp 145-214.
2. Han, L.; Grodzinsky, A. J.; Ortiz, C. Annu. Rev. Mater. Res. 2011, 41, 133-168
3. Hardingham, T. E.; Fosang, A. J. FASEB J. 1992, 6, 861-870
4. Lee, H.-Y.; Han, L.; Roughley, P. J.; Grodzinsky, A. J.; Ortiz, C. J. Struct. Biol. 2013, 181, 264-273
5. Heinegård, D. Int. J. Exp. Pathol. 2009, 90, 575-586
6. Iozzo, R. V.; Goldoni, S.; Berendsen, A. D.; Young, M. F. In The Extracellular Matrix: An Overview; Mecham, R. F., Ed.; Springer-Verlag: Berlin, 2011; pp 197-231.
7. Hardingham, T. E.; Muir, H. Biochim. Biophys. Acta 1972, 279, 401-405
8. Buckwalter, J. A.; Rosenberg, L. C.; Tang, L.-H. J. Biol. Chem. 1984, 259, 5361-5363
9. Hedlund, H.; Hedbom, E.; Heinegård, D.; Mengarelli-Widholm, S.; Reinholt, F. P.; Svensson, O. J. Biol. Chem. 1999, 274, 5777-5781
10. Pratta, M. A.; Yao, W.; Decicco, C.; Tortorella, M. D.; Liu, R.-Q.; Copeland, R. A.; Magolda, R.; Newton, R. C.; Trzaskos, J. M.; Arner, E. C. J. Biol. Chem. 2003, 278, 45539-45545
11. Douglas, T.; Heinemann, S.; Bierbaum, S.; Scharnweber, D.; Worch, H. Biomacromolecules 2006, 7, 2388-2393
12. Hálasz, K.; Kassner, A.; Mörgelin, M.; Heinegård, D. J. Biol. Chem. 2007, 282, 31166-31173
13. Wiberg, C.; Heinegård, D.; Wenglén, C.; Timpl, R.; Mörgelin, M. J. Biol. Chem. 2002, 277, 49120-49126
14. Hildebrand, A.; Romarís, M.; Rasmussen, L. M.; Heinegård, D.; Twardzik, D. R.; Border, W. A.; Ruoslahti, E. Biochem. J. 1994, 302, 527-534
15. Sakao, K.; Takahashi, K. A.; Arai, Y.; Saito, M.; Honjyo, K.; Hiraoka, N.; Kishida, T.; Mazda, O.; Imanishi, J.; Kubo, T. J. Orthop. Sci. 2009, 14, 738-747
16. Han, L.; Dean, D.; Daher, L. A.; Grodzinsky, A. J.; Ortiz, C. Biophys. J. 2008, 95, 4862-4870
17. Harder, A.; Walhorn, V.; Dierks, T.; Fernàndez-Busquets, X.; Anselmetti, D. Biophys. J. 2010, 99, 3498-3504
18. Potter, K.; Kidder, L. H.; Levin, I. W.; Lewis, E. N.; Spencer, R. G. S. Arthritis Rheum. 2001, 44, 846-855
19. Bonassar, L. J.; Frank, E. H.; Murray, J. C.; Paguio, C. G.; Moore, V. L.; Lark, M. W.; Sandy, J. D.; Wu, J.-J.; Eyre, D. R.; Grodzinsky, A. J. Arthritis Rheum. 1995, 38, 173-183
20. Lewis, J. L.; Johnson, S. L. J. Anat. 2001, 199, 483-492
21. Schmidt, M. B.; Mow, V. C.; Chun, L. E.; Eyre, D. R. J. Orthop. Res. 1990, 8, 353-363
22. Billinghurst, R. C.; Dahlberg, L.; Ionescu, M.; Reiner, A.; Bourne, R.; Rorabeck, C.; Mitchell, P.; Hambor, J.; Diekmann, O.; Tschesche, H.; Chen, J.; VanWart, H.; Poole, A. R. J. Clin. Invest. 1997, 99, 1534-1545
23. Zareian, R.; Church, K. P.; Saeidi, N.; Flynn, B. P.; Beale, J. W.; Ruberti, J. W. Langmuir 2010, 26, 9917-9926
24. Farndale, R. W.; Buttle, D. J.; Barrett, A. J. Biochim. Biophys. Acta 1986, 883, 173-177
25. Ohtani, O. Arch. Histol. Jpn. 1987, 50, 557-566
26. Petersen, W.; Tillmann, B. Anat. Embryol. 1998, 197, 317-324
27. Ng, L.; Grodzinsky, A. J.; Patwari, P.; Sandy, J.; Plaas, A.; Ortiz, C. J. Struct. Biol. 2003, 143, 242-257
28. Dean, D.; Han, L.; Ortiz, C.; Grodzinsky, A. J. Macromolecules 2005, 38, 4047-4049
29. Dean, D.; Han, L.; Grodzinsky, A. J.; Ortiz, C. J. Biomech. 2006, 39, 2555-2565
30. Han, L.; Dean, D.; Ortiz, C.; Grodzinsky, A. J. Biophys. J. 2007, 92, 1384-1398
31. Maroudas, A. In Adult Articular Cartilage; Freeman, M. A. R., Ed.; Pitman: England, 1979; pp 215-290.
32. Hutter, J. L.; Bechhoefer, J. Rev. Sci. Instrum. 1993, 64, 1868-1873
33. Lin, D. C.; Dimitriadis, E. K.; Horkay, F. J. Biomech. Eng. 2007, 129, 430-440
34. Han, L.; Frank, E. H.; Greene, J. J.; Lee, H.-Y.; Hung, H.-H. K.; Grodzinsky, A. J.; Ortiz, C. Biophys. J. 2011, 100, 1846-1854
35. Clark, J. M. J. Anat. 1990, 171, 117-130
36. French, M. F.; Bhown, A.; Vanwart, H. E. J. Protein Chem. 1992, 11, 83-97
37. Treppo, S. Physical Diagnostics of Cartilage Degeneration. Massachusetts Institute of Technology, Ph.D. Thesis, 1999.
38. Swann, D. A.; Slayter, H. S.; Silver, F. H. J. Biol. Chem. 1981, 256, 5921-5925
39. Schwarz, I. M.; Hills, B. A. Br. J. Rheumatol. 1998, 37, 21-26
40. Schmidt, T. A.; Gastelum, N. S.; Nguyen, Q. T.; Schumacher, B. L.; Sah, R. L. Arthritis Rheum. 2007, 56, 882-891
41. Crockett, R.; Grubelnik, A.; Roos, S.; Dora, C.; Born, W.; Troxler, H. J. Biomed. Mater. Res. A 2007, 82, 958-964
42. Xia, Y.; Zheng, S.; Bidthanapally, A. J. Magn. Reson. Imaging 2008, 28, 151-157
43. Nia, H. T.; Bozchalooi, I. S.; Li, Y.; Han, L.; Hung, H.-H.; Frank, E. H.; Youcef-Toumi, K.; Ortiz, C.; Grodzinsky, A. J. Biophys. J. 2013, 104, 1529-1537
44. Watt, F. E.; Ismail, H. M.; Didangelos, A.; Peirce, M.; Vincent, T. L.; Wait, R.; Saklatvala, J. Arthritis Rheum. 2013, 65, 397-407
45. Hascall, V. C.; Handley, C. J.; McQuillan, D. J.; Hascall, G. K.; Robinson, H. C.; Lowther, D. A. Arch. Biochem. Biophys. 1983, 224, 206-223
46. Li, Y.; Frank, E. H.; Wang, Y.; Chubinskaya, S.; Huang, H.-H.; Grodzinsky, A. J. Osteoarthritis Cartilage 2013, 21, 1933-1941
47. Crockett, R.; Roos, S.; Rossbach, P.; Dora, C.; Born, W.; Troxler, H. Tribol. Lett. 2005, 19, 311-317
48. Sun, Y.; Chen, M.-Y.; Zhao, C.; An, K.-N.; Amadio, P. C. J. Orthop. Res. 2008, 26, 1225-1229
49. Schmidt, T.; Homandberg, G.; Madsen, L.; Su, J.; Kuettner, K. Trans. Orthop. Res. Soc. 2002, 48, 359
50. Holmes, M. W. A.; Bayliss, M. T.; Muir, H. Biochem. J. 1988, 250, 435-441
51. Parkkinen, J. J.; Häkkinen, T. P.; Savolainen, S.; Wang, C.; Tammi, R.; Ågren, U. M.; Lammi, M. J.; Arokoski, J.; Helminen, H. J.; Tammi, M. I. Histochem. Cell Biol. 1996, 105, 187-194
52. Chan, S. M. T.; Neu, C. P.; DuRaine, G.; Komvopoulos, K.; Reddi, A. H. Osteoarthritis Cartilage 2010, 18, 956-963
53. Cleland, R. L.; Wang, J. L.; Detweiler, D. M. Macromolecules 1982, 15, 386-395
54. Eyre, D. Arthritis Res. 2002, 4, 30-35
55. Eyre, D. R.; Weis, M. A.; Wu, J.-J. Eur. Cell. Mater. 2006, 12, 57-63
56. Ichimura, S.; Wu, J. J.; Eyre, D. R. Arch. Biochem. Biophys. 2000, 378, 33-39
57. Eyre, D. R.; Apon, S.; Wu, J.-J.; Ericsson, L. H.; Walsh, K. A. FEBS Lett. 1987, 220, 337-341
58. Blaschke, U. K.; Eikenberry, E. F.; Hulmes, D. J. S.; Galla, H.-J.; Bruckner, P. J. Biol. Chem. 2000, 275, 10370-10378
59. Vaughan, L.; Mendler, M.; Huber, S.; Bruckner, P.; Winterhalter, K. H.; Irwin, M. I.; Mayne, R. J. Cell Biol. 1988, 106, 991-997
60. Stenman, M.; Ainola, M.; Valmu, L.; Bjartell, A.; Ma, G.; Stenman, U.-H.; Sorsa, T.; Luukkainen, R.; Konttinen, Y. T. Am. J. Pathol. 2005, 167, 1119-1124
61. Pihlajamaa, T.; Lankinen, H.; Ylöstalo, J.; Valmu, L.; Jäälinoja, J.; Zaucke, F.; Spitznagel, L.; Gösling, S.; Puustinen, A.; Mörgelin, M.; Peränen, J.; Maurer, P.; Ala-Kokko, L.; Kilpeläinen, I. J. Biol. Chem. 2004, 279, 24265-24273
62. CO2A1-BOVIN (P02459). http://www.uniprot.org/uniprot/P02459. In UnitProtKB.
63. Spillmann, D.; Burger, M. M. In Carbohydrates in Chemistry and Biology; Ernst, B.; Hart, G. W.; Sinaÿ, P., Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, 2000; Vol. 2, Chap. 38, pp 1061-1091.
64. Scott, J. E. FASEB J. 1992, 6, 2639-2645
65. Parker, K. H.; Winlove, C. P.; Maroudas, A. Biophys. Chem. 1988, 32, 271-282
66. de la Cruz, M. O.; Belloni, L.; Delsanti, M.; Dalbiez, J. P.; Spalla, O.; Drifford, M. J. Chem. Phys. 1995, 103, 5781-5791
67. Stan, G.; DelRio, F. W.; MacCuspie, R. I.; Cook, R. F. J. Phys. Chem. B 2012, 116, 3138-3147
68. Laric, M.; Wirz, D.; Daniels, A. U.; Raiteri, R.; VanLandingham, M. R.; Guex, G.; Martin, I.; Aebi, U.; Stolz, M. Biophys. J. 2010, 98, 2731-2740
69. Han, L.; Dean, D.; Mao, P.; Ortiz, C.; Grodzinsky, A. J. Biophys. J. 2007, 93, L23-L25
70. MacGregor, E. A.; Bowness, J. M. Can. J. Biochem. 1971, 49, 417-425
71. Hunter, G. K.; Wong, K. S.; Kim, J. J. Arch. Biochem. Biophys. 1988, 260, 161-167
72. Saleque, S.; Ruiz, N.; Drickamer, K. Glycobiology 1993, 3, 185-190
73. Chen, C.-H.; Yeh, M.-L.; Geyer, M.; Wang, G.-J.; Huang, M.-H.; Heggeness, M. H.; Höök, M.; Luo, Z.-P. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2006, 339, 204-208
74. Yeh, M.-L.; Luo, Z.-P. Scanning 2004, 26, 273-276
75. Stolz, M.; Gottardi, R.; Raiteri, R.; Miot, S.; Martin, I.; Imer, R.; Staufer, U.; Raducanu, A.; Düggelin, M.; Baschong, W.; Daniels, A. U.; Friederich, N. F.; Aszodi, A.; Aebi, U. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 186-192
76. Hedbom, E.; Heinegård, D. J. Biol. Chem. 1993, 268, 27307-27312
77. Sandy, J. D.; Neame, P. J.; Boynton, R. E.; Flannery, C. R. J. Biol. Chem. 1991, 266, 8683-8685
78. Lark, M. W.; Bayne, E. K.; Lohmander, L. S. Acta Orthop. Scand. Suppl. 1995, 266, 92-7
79. Poole, A. R.; Kobayashi, M.; Yasuda, T.; Laverty, S.; Mwale, F.; Kojima, T.; Sakai, T.; Wahl, C.; El-Maadawy, S.; Webb, G.; Tchetina, E.; Wu, W. Ann. Rheum. Dis. 2002, 61, ii78-ii81
80. Heinegård, D.; Saxne, T. Nat. Rev. Rheumatol. 2011, 7, 50-56
81. Shakoor, N.; Block, J. A.; Shott, S.; Case, J. P. Arthritis Rheum. 2002, 46, 3185-3189
82. Goldring, M. B.; Otero, M.; Plumb, D. A.; Dragomir, C.; Favero, M.; El Hachem, K.; Hashimoto, K.; Roach, H. I.; Olivotto, E.; Borzì, R. M.; Marcu, K. B. Eur. Cells Mater. 2011, 21, 202-220
83. Turunen, S. M.; Lammi, M. J.; Saarakkala, S.; Han, S.-K.; Herzog, W.; Tanska, P.; Korhonen, R. K. Biomech. Model. Mechanobiol. 2013, 12, 417-429