Dark-field illumination on zero-mode waveguide/microfluidic hybrid chip reveals T4 replisomal protein interactions

Nano Letters

Volumn 14, Issue 4, 2014, Pages 1952-1960

  Zhao, Yanhui ^a   Chen, Danqi ^b   Yue, Hongjun ^b   Spiering, Michelle M ^b   Zhao, Chenglong ^a   Benkovic, Stephen J ^b   Huang, Tony Jun ^a  

^a The Pennsylvania State University   (United States)

^b PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

dark field microscopy; microfluidic chip; nanofabrication; single molecule FRET; T4 DNA replisome; Zero mode waveguide

Indexed keywords

BIOMOLECULES; DISSOCIATION; FLUORESCENCE; FLUORESCENCE MICROSCOPY; MOLECULES; NANOTECHNOLOGY; SIGNAL TO NOISE RATIO; WAVEGUIDES;

DARK FIELD MICROSCOPY; MICROFLUIDIC CHIP; SINGLE-MOLECULE FRETS; T4 DNA REPLISOME; ZERO-MODE WAVEGUIDES;

PROTEINS;

VIRUS DNA; VIRUS PROTEIN;

BLEACHING; DEVICES; ENTEROBACTERIA PHAGE T4; EQUIPMENT DESIGN; FLUORESCENCE MICROSCOPY; FLUORESCENCE RESONANCE ENERGY TRANSFER; LIGHT; METABOLISM; MICROFLUIDIC ANALYSIS; PROTEIN ANALYSIS; SIGNAL NOISE RATIO;

BACTERIOPHAGE T4; DNA, VIRAL; EQUIPMENT DESIGN; FLUORESCENCE RESONANCE ENERGY TRANSFER; LIGHT; MICROFLUIDIC ANALYTICAL TECHNIQUES; MICROSCOPY, FLUORESCENCE; PHOTOBLEACHING; PROTEIN INTERACTION MAPPING; SIGNAL-TO-NOISE RATIO; VIRAL PROTEINS;

EID: 84898016274     PISSN: 15306984     EISSN: 15306992     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/nl404802f     Document Type: Article

References (79)

1. Johnson, P. B.; Christy, R. W. Phys. Rev. B 1972, 6 (12) 4370-4379
2. Lu, H. P.; Xun, L.; Xie, X. S. Science 1998, 282 (5395) 1877-82
3. van Oijen, A. M. Curr. Opin. Biotechnol. 2011, 22 (1) 75-80
4. Forth, S.; Sheinin, M. Y.; Inman, J.; Wang, M. D. Annu. Rev. Biophys. 2013, 42, 583-604
5. Bai, L.; Santangelo, T. J.; Wang, M. D. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2006, 35, 343-60
6. Hilario, J.; Kowalczykowski, S. C. Curr. Opin. Chem. Biol. 2010, 14 (1) 15-22
7. Joo, C.; Balci, H.; Ishitsuka, Y.; Buranachai, C.; Ha, T. Annu. Rev. Biochem. 2008, 77, 51-76
8. Funatsu, T.; Harada, Y.; Tokunaga, M.; Saito, K.; Yanagida, T. Nature 1995, 374 (6522) 555-9
9. Giepmans, B. N.; Adams, S. R.; Ellisman, M. H.; Tsien, R. Y. Science 2006, 312 (5771) 217-24
10. Zhuang, X.; Bartley, L. E.; Babcock, H. P.; Russell, R.; Ha, T.; Herschlag, D.; Chu, S. Science 2000, 288 (5473) 2048-51
11. Ha, T. Methods 2001, 25 (1) 78-86
12. Min, W.; English, B. P.; Luo, G.; Cherayil, B. J.; Kou, S. C.; Xie, X. S. Acc. Chem. Res. 2005, 38 (12) 923-31
13. Finkelstein, I. J.; Greene, E. C. Annu. Rev. Biophys. 2013, 42, 241-63
14. Finkelstein, I. J.; Visnapuu, M. L.; Greene, E. C. Nature 2010, 468 (7326) 983-7
15. Gorman, J.; Greene, E. C. Nat. Struct. Mol. Biol. 2008, 15 (8) 768-74
16. Ha, T. Cell 2013, 154 (4) 723-6
17. Ha, T.; Kozlov, A. G.; Lohman, T. M. Annu Rev Biophys 2012, 41, 295-319
18. Ha, T.; Tinnefeld, P. Annu. Rev. Phys. Chem. 2012, 63, 595-617
19. Roy, R.; Hohng, S.; Ha, T. Nat Methods 2008, 5 (6) 507-16
20. Huang, B.; Bates, M.; Zhuang, X. Annu. Rev. Biochem. 2009, 78, 993-1016
21. Fernandez-Suarez, M.; Ting, A. Y. Nat Rev Mol Cell Biol 2008, 9 (12) 929-43
22. Hell, S. W.; Dyba, M.; Jakobs, S. Curr. Opin. Neurobiol. 2004, 14 (5) 599-609
23. Klar, T. A.; Hell, S. W. Opt. Lett. 1999, 24 (14) 954
24. Zhang, X.; Liu, Z. Nat. Mater. 2008, 7 (6) 435-41
25. Liu, Z.; Lee, H.; Xiong, Y.; Sun, C.; Zhang, X. Science 2007, 315 (5819) 1686
26. Lu, D.; Liu, Z. Nat. Commun. 2012, 3, 1205
27. Rho, J.; Ye, Z.; Xiong, Y.; Yin, X.; Liu, Z.; Choi, H.; Bartal, G.; Zhang, X. Nat. Commun. 2010, 1, 143
28. Wei, F.; Liu, Z. Nano Lett. 2010, 10 (7) 2531-6
29. Zhu, P.; Craighead, H. G. Annu. Rev. Biophys. 2012, 41, 269-93
30. Moran-Mirabal, J. M.; Craighead, H. G. Methods 2008, 46 (1) 11-7
31. Huang, B.; Babcock, H.; Zhuang, X. Cell 2010, 143 (7) 1047-58
32. Huang, B.; Wang, W.; Bates, M.; Zhuang, X. Science 2008, 319 (5864) 810-3
33. Bates, M.; Huang, B.; Zhuang, X. Curr. Opin. Chem. Biol. 2008, 12 (5) 505-14
34. Betzig, E.; Patterson, G. H.; Sougrat, R.; Lindwasser, O. W.; Olenych, S.; Bonifacino, J. S.; Davidson, M. W.; Lippincott-Schwartz, J.; Hess, H. F. Science 2006, 313 (5793) 1642-5
35. Zhao, Y.; Lin, S. C.; Nawaz, A. A.; Kiraly, B.; Hao, Q.; Liu, Y.; Huang, T. J. Opt. Express 2010, 18 (22) 23458-65
36. Zhao, C.; Liu, Y.; Zhao, Y.; Fang, N.; Huang, T. J. Nat. Commun. 2013, 4, 2305
37. Tinnefeld, P. Nat. Nanotechnol. 2013, 8 (7) 480-2
38. Loveland, A. B.; Habuchi, S.; Walter, J. C.; van Oijen, A. M. Nat. Methods 2012, 9 (10) 987-92
39. Patterson, G.; Davidson, M.; Manley, S.; Lippincott-Schwartz, J. Annu. Rev. Phys. Chem. 2010, 61, 345-67
40. Rust, M. J.; Bates, M.; Zhuang, X. Nat. Methods 2006, 3 (10) 793-5
41. Ji, N.; Shroff, H.; Zhong, H.; Betzig, E. Curr. Opin. Neurobiol. 2008, 18 (6) 605-16
42. Hell, S. W.; Wichmann, J. Opt. Lett. 1994, 19 (11) 780
43. Sahl, S. J.; Moerner, W. Curr. Opin. Struct. Biol. 2013, 23 (5) 778-87
44. Levene, M. J.; Korlach, J.; Turner, S. W.; Foquet, M.; Craighead, H. G.; Webb, W. W. Science 2003, 299 (5607) 682-6
45. Ibach, J.; Brakmann, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48 (26) 4683-5
46. Eid, J.; Fehr, A.; Gray, J.; Luong, K.; Lyle, J.; Otto, G.; Peluso, P.; Rank, D.; Baybayan, P.; Bettman, B.; Bibillo, A.; Bjornson, K.; Chaudhuri, B.; Christians, F.; Cicero, R.; Clark, S.; Dalal, R.; Dewinter, A.; Dixon, J.; Foquet, M.; Gaertner, A.; Hardenbol, P.; Heiner, C.; Hester, K.; Holden, D.; Kearns, G.; Kong, X.; Kuse, R.; Lacroix, Y.; Lin, S.; Lundquist, P.; Ma, C.; Marks, P.; Maxham, M.; Murphy, D.; Park, I.; Pham, T.; Phillips, M.; Roy, J.; Sebra, R.; Shen, G.; Sorenson, J.; Tomaney, A.; Travers, K.; Trulson, M.; Vieceli, J.; Wegener, J.; Wu, D.; Yang, A.; Zaccarin, D.; Zhao, P.; Zhong, F.; Korlach, J.; Turner, S. Science 2009, 323 (5910) 133-8
47. Samiee, K. T.; Moran-Mirabal, J. M.; Cheung, Y. K.; Craighead, H. G. Biophys. J. 2006, 90 (9) 3288-99
48. Edel, J. B.; Wu, M.; Baird, B.; Craighead, H. G. Biophys. J. 2005, 88 (6) L43-5
49. Korlach, J.; Marks, P. J.; Cicero, R. L.; Gray, J. J.; Murphy, D. L.; Roitman, D. B.; Pham, T. T.; Otto, G. A.; Foquet, M.; Turner, S. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2008, 105 (4) 1176-81
50. Liao, D.; Galajda, P.; Riehn, R.; Ilic, R.; Puchalla, J. L.; Yu, H. G.; Craighead, H. G.; Austin, R. H. Opt. Express 2008, 16 (14) 10077
51. Uemura, S.; Aitken, C. E.; Korlach, J.; Flusberg, B. A.; Turner, S. W.; Puglisi, J. D. Nature 2010, 464 (7291) 1012-7
52. Sameshima, T.; Iizuka, R.; Ueno, T.; Wada, J.; Aoki, M.; Shimamoto, N.; Ohdomari, I.; Tanii, T.; Funatsu, T. J. Biol. Chem. 2010, 285 (30) 23159-64
53. Richards, C. I.; Luong, K.; Srinivasan, R.; Turner, S. W.; Dougherty, D. A.; Korlach, J.; Lester, H. A. Nano Lett 2012, 12 (7) 3690-4
54. Zhao, J.; Branagan, S. P.; Bohn, P. W. Appl. Spectrosc. 2012, 66 (2) 163-9
55. Chen, J.; Petrov, A.; Tsai, A.; O'Leary, S. E.; Puglisi, J. D. Nat. Struct. Mol. Biol. 2013, 20 (6) 718-27
56. Zhao, Y.; Chen, D.; Yue, H.; French, J. B.; Rufo, J.; Benkovic, S. J.; Huang, T. J. Lab Chip 2013, 13 (12) 2183-98
57. Miyake, T.; Tanii, T.; Sonobe, H.; Akahori, R.; Shimamoto, N.; Ueno, T.; Funatsu, T.; Ohdomari, I. Anal. Chem. 2008, 80 (15) 6018-22
58. Teng, C. H.; Lionberger, T. A.; Zhang, J.; Meyhofer, E.; Ku, P. C. Nanotechnology 2012, 23 (45) 455301
59. Kinz-Thompson, C. D.; Palma, M.; Pulukkunat, D. K.; Chenet, D.; Hone, J.; Wind, S. J.; Gonzalez, R. L., Jr. ACS Nano 2013, 7 (9) 8158-8166
60. Lundquist, P. M.; Zhong, C. F.; Zhao, P.; Tomaney, A. B.; Peluso, P. S.; Dixon, J.; Bettman, B.; Lacroix, Y.; Kwo, D. P.; McCullough, E.; Maxham, M.; Hester, K.; McNitt, P.; Grey, D. M.; Henriquez, C.; Foquet, M.; Turner, S. W.; Zaccarin, D. Opt. Lett. 2008, 33 (9) 1026
61. Whitesides, G. M. Nature 2006, 442 (7101) 368-73
62. Zhao, Y.; Stratton, Z. S.; Guo, F.; Lapsley, M. I.; Chan, C. Y.; Lin, S. C.; Huang, T. J. Lab Chip 2013, 13 (1) 17-24
63. Yang, S.; Guo, F.; Kiraly, B.; Mao, X.; Lu, M.; Leong, K. W.; Huang, T. J. Lab Chip 2012, 12 (12) 2097-102
64. Moerner, W. E.; Fromm, D. P. Rev. Sci. Instrum. 2003, 74 (8) 3597
65. Patterson, G. H.; Piston, D. W. Biophys. J. 2000, 78 (4) 2159-2162
66. Benkovic, S. J.; Valentine, A. M.; Salinas, F. Annu. Rev. Biochem. 2001, 70, 181-208
67. Arumugam, S. R.; Lee, T. H.; Benkovic, S. J. J. Biol. Chem. 2009, 284 (43) 29283-9
68. Delagoutte, E.; von Hippel, P. H. J. Mol. Biol. 2005, 347 (2) 257-75
69. Zhang, Z.; Spiering, M. M.; Trakselis, M. A.; Ishmael, F. T.; Xi, J.; Benkovic, S. J.; Hammes, G. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2005, 102 (9) 3254-9
70. Lefebvre, S. D.; Morrical, S. W. J. Mol. Biol. 1997, 272 (3) 312-26
71. Spiering, M. M.; Nelson, S. W.; Benkovic, S. J. Mol. Biosyst. 2008, 4 (11) 1070-4
72. Perumal, S. K.; Ren, W.; Lee, T. H.; Benkovic, S. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013, 110 (1) 99-104
73. Lee, W.; Jose, D.; Phelps, C.; Marcus, A. H.; von Hippel, P. H. Biochemistry 2013, 52 (18) 3157-70
74. Perumal, S. K.; Yue, H.; Hu, Z.; Spiering, M. M.; Benkovic, S. J. Biochim. Biophys. Acta 2010, 1804 (5) 1094-112
75. Yang, J.; Trakselis, M. A.; Roccasecca, R. M.; Benkovic, S. J. J. Biol. Chem. 2003, 278 (50) 49828-38
76. Xi, J.; Zhuang, Z.; Zhang, Z.; Selzer, T.; Spiering, M. M.; Hammes, G. G.; Benkovic, S. J. Biochemistry 2005, 44 (7) 2305-18
77. Bleuit, J. S.; Xu, H.; Ma, Y.; Wang, T.; Liu, J.; Morrical, S. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2001, 98 (15) 8298-305
78. Hinerman, J. M.; Dignam, J. D.; Mueser, T. C. J. Biol. Chem. 2012, 287 (22) 18608-17
79. Nelson, S. W.; Yang, J.; Benkovic, S. J. J. Biol. Chem. 2006, 281 (13) 8697-706