Low temperature assembly of functional 3D DNA-PNA-protein complexes

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 23, 2014, Pages 8283-8295

  Flory, Justin D ^a   Simmons, Chad R ^a,b   Lin, Su ^a,b   Johnson, Trey ^a   Andreoni, Alessio ^a,b   Zook, James ^a   Ghirlanda, Giovanna ^a   Liu, Yan ^a,b   Yan, Hao ^a,b   Fromme, Petra ^a,b  

^a ARIZONA STATE UNIVERSITY   (United States)

^b Arizona State University   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BIOLOGY; ELECTROPHORESIS; FLUORESCENCE SPECTROSCOPY; NANOSTRUCTURES; PEPTIDES; REDOX REACTIONS;

DNA STRAND DISPLACEMENTS; FUNCTIONAL PROTEINS; GEL ELECTROPHORESIS; PEPTIDE NUCLEIC ACID; POSITIVE SURFACE CHARGE; PROTEIN INTERACTION; SECONDARY STRUCTURES; TIME-RESOLVED FLUORESCENCE SPECTROSCOPY;

DNA;

AZURIN; COMPLEMENTARY DNA; CYTOCHROME C; DNA; NANOCAGE; PEPTIDE NUCLEIC ACID; NANOMATERIAL;

ANISOTROPY; ARTICLE; BINDING SITE; CIRCULAR DICHROISM; CONTROLLED STUDY; DIPOLE; DNA PROTEIN COMPLEX; DNA STRAND; ENERGY TRANSFER; FAST PROTEIN LIQUID CHROMATOGRAPHY; FLUORESCENCE SPECTROSCOPY; HYBRIDIZATION; LOW TEMPERATURE; MOLECULAR WEIGHT; NATIVE POLYACRYLAMIDE GEL ELECTROPHORESIS; OXIDATION REDUCTION POTENTIAL; PROTEIN ASSEMBLY; PROTEIN FUNCTION; PROTEIN SECONDARY STRUCTURE; SEPARATION TECHNIQUE; STATIC ELECTRICITY; STEADY STATE; SURFACE CHARGE; CHEMICAL STRUCTURE; CHEMISTRY; GEL CHROMATOGRAPHY; SPECTROFLUOROMETRY; TEMPERATURE;

AZURIN; CHROMATOGRAPHY, GEL; CYTOCHROMES C; DNA; MODELS, MOLECULAR; NANOSTRUCTURES; PEPTIDE NUCLEIC ACIDS; SPECTROMETRY, FLUORESCENCE; TEMPERATURE;

EID: 84902241357     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja501228c     Document Type: Article

References (73)

1. Franceschini, A.; Szklarczyk, D.; Frankild, S.; Kuhn, M.; Simonovic, M.; Roth, A.; Lin, J.; Minguez, P.; Bork, P.; von Mering, C.; Jensen, L. J. Nucleic Acids Res. 2013, 41, D808-15
2. Chatr-Aryamontri, A.; Breitkreutz, B.-J.; Heinicke, S.; Boucher, L.; Winter, A.; Stark, C.; Nixon, J.; Ramage, L.; Kolas, N.; O'Donnell, L.; Reguly, T.; Breitkreutz, A.; Sellam, A.; Chen, D.; Chang, C.; Rust, J.; Livstone, M.; Oughtred, R.; Dolinski, K.; Tyers, M. Nucleic Acids Res. 2013, 41, D816-23
3. Wodak, S. J.; Vlasblom, J.; Turinsky, A. L.; Pu, S. Curr. Opin. Struct. Biol. 2013, 23, 941-953
4. Mosca, R.; Pons, T.; Céol, A.; Valencia, A.; Aloy, P. Curr. Opin. Struct. Biol. 2013, 23, 929-940
5. Fujita, D.; Suzuki, K.; Sato, S.; Yagi-Utsumi, M.; Yamaguchi, Y.; Mizuno, N.; Kumasaka, T.; Takata, M.; Noda, M.; Uchiyama, S.; Kato, K.; Fujita, M. Nat. Commun. 2012, 3, 1093
6. Chakrabarty, R.; Stang, P. J. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 14738-14741
7. Sun, Q.-F.; Iwasa, J.; Ogawa, D.; Ishido, Y.; Sato, S.; Ozeki, T.; Sei, Y.; Yamaguchi, K.; Fujita, M. Science 2010, 328, 1144-1147
8. Chakrabarty, R.; Mukherjee, P. S.; Stang, P. J. Chem. Rev. 2011, 111, 6810-6918
9. Gaetke, L. Toxicology 2003, 189, 147-163
10. Bayburt, T. H.; Sligar, S. G. FEBS Lett. 2010, 584, 1721-1727
11. Nath, A.; Trexler, A. J.; Koo, P.; Miranker, A. D.; Atkins, W. M.; Rhoades, E. Single-Molecule Fluorescence Spectroscopy Using Phospholipid Bilayer Nanodiscs, 1 st ed.; Elsevier Inc.: New York, 2010; Vol. 472, pp 89-117.
12. Kijac, A.; Shih, A. Y.; Nieuwkoop, A. J.; Schulten, K.; Sligar, S. G.; Rienstra, C. M. Biochemistry 2010, 49, 9190-9198
13. King, N. P.; Sheffler, W.; Sawaya, M. R.; Vollmar, B. S.; Sumida, J. P.; Andre, I.; Gonen, T.; Yeates, T. O.; Baker, D.; André, I.; Gonen, T.; Yeates, T. O.; Baker, D. Science 2012, 336, 1171-1174
14. Lai, Y.-T.; Cascio, D.; Yeates, T. O. Science 2012, 336, 1129
15. Douglas, T.; Dickson, D. P.; Betteridge, S.; Charnock, J.; Garner, C. D.; Mann, S. Science 1995, 269, 54-57
16. Ueno, T.; Suzuki, M.; Goto, T.; Matsumoto, T.; Nagayama, K.; Watanabe, Y. Angew. Chem. 2004, 116, 2581-2584
17. Abedin, M. J.; Liepold, L.; Suci, P.; Young, M.; Douglas, T. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 4346-4354
18. Comellas-Aragonès, M.; Engelkamp, H.; Claessen, V. I.; Sommerdijk, N. A. J. M.; Rowan, A. E.; Christianen, P. C. M.; Maan, J. C.; Verduin, B. J. M.; Cornelissen, J. J. L. M.; Nolte, R. J. M. Nat. Nanotechnol. 2007, 2, 635-639
19. Minten, I. J.; Hendriks, L. J. A.; Nolte, R. J. M.; Cornelissen, J. J. L. M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 17771-17773
20. Bode, S. A.; Minten, I. J.; Nolte, R. J. M.; Cornelissen, J. J. L. M. Nanoscale 2011, 3, 2376-2389
21. Koide, A.; Gilbreth, R. N.; Esaki, K.; Tereshko, V.; Koide, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 6632-6637
22. Sidhu, S. S.; Koide, S. Curr. Opin. Struct. Biol. 2007, 17, 481-487
23. Wörsdörfer, B.; Woycechowsky, K. J.; Hilvert, D. Science 2011, 331, 589-592
24. Uchida, M.; Klem, M. T.; Allen, M.; Suci, P.; Flenniken, M.; Gillitzer, E.; Varpness, Z.; Liepold, L. O.; Young, M.; Douglas, T. Adv. Mater. 2007, 19, 1025-1042
25. Pinheiro, A. V.; Han, D.; Shih, W. M.; Yan, H. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 763-772
26. Linko, V.; Dietz, H. Curr. Opin. Biotechnol. 2013, 24, 555-561
27. Saccà, B.; Niemeyer, C. M. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 5910-5921
28. Diezmann, F.; Seitz, O. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 5789-5801
29. Numajiri, K.; Yamazaki, T.; Kimura, M.; Kuzuya, A.; Komiyama, M. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9937-9939
30. Zhou, C.; Yang, Z.; Liu, D. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1416-1418
31. Nakata, E.; Liew, F. F.; Uwatoko, C.; Kiyonaka, S.; Mori, Y.; Katsuda, Y.; Endo, M.; Sugiyama, H.; Morii, T. Angew. Chem. 2012, 124, 2471-2474
32. Erkelenz, M.; Kuo, C.-H.; Niemeyer, C. M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 16111-16118
33. Englund, E. A.; Wang, D.; Fujigaki, H.; Sakai, H.; Micklitsch, C. M.; Ghirlando, R.; Martin-Manso, G.; Pendrak, M. L.; Roberts, D. D.; Durell, S. R.; Appella, D. H. Nat. Commun. 2012, 3, 614
34. Eberhard, H.; Diezmann, F.; Seitz, O. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 4146-4150
35. Wilner, O. I.; Weizmann, Y.; Gill, R.; Lioubashevski, O.; Freeman, R.; Willner, I. Nat. Nanotechnol. 2009, 4, 249-254
36. Fu, Y.; Zeng, D.; Chao, J.; Jin, Y.; Zhang, Z.; Liu, H.; Li, D.; Ma, H.; Huang, Q.; Gothelf, K. V.; Fan, C. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 696-702
37. Erben, C. M.; Goodman, R. P.; Turberfield, A. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 118, 7574-7577
38. Zhang, C.; Tian, C.; Guo, F.; Liu, Z.; Jiang, W.; Mao, C. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 3382-3385
39. Duckworth, B. P.; Chen, Y.; Wollack, J. W.; Sham, Y.; Mueller, J. D.; Taton, T. A.; Distefano, M. D. Angew. Chem. 2007, 119, 8975-8978
40. Wong, N. Y.; Zhang, C.; Tan, L. H.; Lu, Y. Small 2011, 7, 1427-1430
41. Douglas, S.; Chou, J.; Shih, W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 6644-6648
42. Wolfe, S.; Nekludova, L.; Pabo, C. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2000, 29, 183-212
43. Yan, H.; Park, S. H.; Finkelstein, G.; Reif, J. H.; LaBean, T. H. Science 2003, 301, 1882-1884
44. Saccà, B.; Meyer, R.; Erkelenz, M.; Kiko, K.; Arndt, A.; Schroeder, H.; Rabe, K. S.; Niemeyer, C. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 9378-9383
45. Simmons, C. R.; Schmitt, D.; Wei, X.; Han, D.; Volosin, A. M.; Ladd, D. M.; Seo, D.-K.; Liu, Y.; Yan, H. ACS Nano 2011, 5, 6060-6068
46. Myer, Y.; Saturno, A.; Verma, B.; Pande, A. J. Biol. Chem. 1979, 254, 11202-11207
47. Greenfield, N. Nat. Protoc. 2007, 1, 2876-2890
48. Rothemund, P. W. K. Nature 2006, 440, 297-302
49. Pal, S.; Deng, Z.; Ding, B.; Yan, H.; Liu, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 122, 2760-2764
50. Fu, J.; Liu, M.; Liu, Y. J. Am. Chem. Soc. 2012, 22, 5516-5519
51. Nielsen, P. E.; Egholm, M.; Berg, R. H.; Buchardt, O. Science 1991, 254, 1497-1500
52. Onyshchenko, M. I.; Gaynutdinov, T. I.; Englund, E. A.; Appella, D. H.; Neumann, R. D.; Panyutin, I. G. Nucleic Acids Res. 2011, 39, 7114-7123
53. Pokorski, J. K.; Nam, J. M.; Vega, R. A.; Mirkin, C. A.; Appella, D. H. Chem. Commun. 2005, 2101-2103
54. Liu, J.; Cao, Z.; Lu, Y. Chem. Rev. 2009, 109, 1948-1998
55. Lytton-Jean, A. K. R.; Gibbs-Davis, J. M.; Long, H.; Schatz, G. C.; Mirkin, C. A.; Nguyen, S. T. Adv. Mater. 2009, 21, 706-709
56. Lukeman, P. S.; Mittal, A. C.; Seeman, N. C. Chem. Commun. 2004, 1694-1695
57. Gaillard, C.; Girard, H. a.; Falck, C.; Paget, V.; Simic, V.; Ugolin, N.; Bergonzo, P.; Chevillard, S.; Arnault, J. C. RSC Adv. 2014, 4, 3566
58. Goodman, R. P.; Schaap, I. A. T.; Tardin, C. F.; Erben, C. M.; Berry, R. M.; Schmidt, C. F.; Turberfield, A. J. Science 2005, 310, 1661-1665
59. Flory, J. D.; Shinde, S.; Lin, S.; Liu, Y.; Yan, H.; Ghirlanda, G.; Fromme, P. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 6985-6993
60. Fabani, M. M.; Abreu-Goodger, C.; Williams, D.; Lyons, P. A.; Torres, A. G.; Smith, K. G. C.; Enright, A. J.; Gait, M. J.; Vigorito, E. Nucleic Acids Res. 2010, 38, 4466-4475
61. Van Amsterdam, I. M. C.; Ubbink, M.; Einsle, O.; Messerschmidt, A.; Merli, A.; Cavazzini, D.; Rossi, G. L.; Canters, G. W. Nat. Struct. Biol. 2001, 9, 48-52
62. Zhang, D. Y.; Seelig, G. Nat. Chem. 2011, 3, 103-113
63. Sahu, B.; Sacui, I.; Rapireddy, S.; Zanotti, K. J.; Bahal, R.; Armitage, B. A.; Ly, D. H. J. Org. Chem. 2011, 76, 5614-5627
64. Wang, L.; Gaigalas, A. K.; Blasic, J.; Holden, M. J. Spectrochim. Acta, Part A 2004, 60, 2741-2750
65. Radi, R.; Thomson, L.; Rubbo, H.; Prodanov, E. Arch. Biochem. Biophys. 1991, 288, 112-117
66. Wallace, C. J.; Proudfoot, A. E. Biochem. J. 1987, 245, 773-779
67. Anderson, C.; Halsall, H. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1977, 76, 339-344
68. Taniguchi, I.; Iseki, M.; Eto, T. Bioelectrochem. Bioenerg. 1984, 174, 373-383
69. Hansen, M. N.; Farjami, E.; Kristiansen, M.; Clima, L.; Pedersen, S. U.; Daasbjerg, K.; Ferapontova, E. E.; Gothelf, K. V. J. Org. Chem. 2010, 75, 2474-2481
70. Ihara, T.; Maruo, Y.; Takenaka, S.; Takagi, M. Nucleic Acids Res. 1996, 24, 4273-4280
71. Rudiuk, S.; Venancio-Marques, A.; Baigl, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 12694-12698
72. Myer, Y. J. Biol. Chem. 1968, 243, 2115-2122
73. Santucci, R.; Ascoli, F. J. Inorg. Biochem. 1997, 68, 211-214