Unveiling the inner workings of live bacteria using super-resolution microscopy

Analytical Chemistry

Volumn 87, Issue 1, 2015, Pages 42-63

  Tuson, Hannah H ^a   Biteen, Julie S ^a  

^a UNIVERSITY OF MICHIGAN   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

BACTERIUM; CYTOLOGY; DEVICES; MICROSCOPY; PROCEDURES; ULTRASTRUCTURE;

BACTERIA; MICROSCOPY;

EID: 84920414776     PISSN: 00032700     EISSN: 15206882     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ac5041346     Document Type: Review

References (273)

1. Hooke, R. Micrographia: Or Some Physiological Descriptions of Minute Bodies Made by Magnifying Glasses with Observations and Inquiries Thereupon; The Royal Society: London, 1665.
2. Livet, J.; Weissman, T. A.; Kang, H.; Draft, R. W.; Lu, J.; Bennis, R. A.; Sanes, J. R.; Lichtman, J. W. Nature 2007, 450, 56-62
3. Moerner, W.; Kador, L. Phys. Rev. Lett. 1989, 62, 2535-2538
4. Schmidt, T.; Schütz, G.; Baumgartner, W.; Gruber, H. J.; Schindler, H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1996, 93, 2926-2929
5. Betzig, E. Opt. Lett. 1995, 20, 237-239
6. Güttler, F.; Irngartinger, T.; Plakhotnik, T.; Renn, A.; Wild, U. P. Chem. Phys. Lett. 1994, 217, 393-397
7. Thompson, R. E.; Larson, D. R.; Webb, W. W. Biophys. J. 2002, 82, 2775-2783
8. Rust, M. J.; Bates, M.; Zhuang, X. Nat. Methods 2006, 3, 793-795
9. 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, 1642-1645
10. Hell, S. W.; Wichmann, J. Opt. Lett. 1994, 19, 780-782
11. Yildiz, A.; Forkey, J. N.; McKinney, S. A.; Ha, T.; Goldman, Y. E.; Selvin, P. R. Science 2003, 300, 2061-2065
12. Gahlmann, A.; Moerner, W. E. Nat. Rev. Microbiol. 2013, 12, 9-22
13. Uphoff, S.; Reyes-Lamothe, R.; Garza de Leon, F.; Sherratt, D. J.; Kapanidis, A. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 8063-8068
14. Cattoni, D. I.; Fiche, J. B.; Nöllmann, M. Curr. Opin. Microbiol. 2012, 15, 758-763
15. Robinson, A.; van Oijen, A. M. Nat. Rev. Microbiol. 2013, 11, 303-315
16. Ritchie, K.; Lill, Y.; Sood, C.; Lee, H.; Zhang, S. Philos. Trans. R. Soc. London, B: Biol. Sci. 2013, 368, 20120355
17. Ehrenberg, M. Super-resolved fluorescence microscopy; The Royal Swedish Academy of Sciences: Stockholm, Sweden, 2014.
18. Abbe, E.; Das, V. Arch. Mikrosk. Anat. 1873, 9, 456-468
19. Giancoli, D. C. Physics for Scientists and Engineers; 3 rd ed.; Prentice Hall: Upper Saddle River, 2000; pp 959-960.
20. Müller, S. A.; Aebi, U.; Engel, A. J. Struct. Biol. 2008, 163, 235-245
21. Grin, I.; Schwarz, H.; Linke, D. In Bacterial Adhesion: Advances in Experimental Medicine and Biology; Linke, D.; Goldman, A., Eds.; Springer Netherlands: Dordrecht, 2011; Vol. 715, pp 257-269.
22. Murphy, G. E.; Jensen, G. J. Biotechniques 2007, 43, 413-420
23. Beeby, M.; Gumbart, J. C.; Roux, B.; Jensen, G. J. Mol. Microbiol. 2013, 88, 664-672
24. Shih, Y.-L.; Le, T.; Rothfield, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003, 100, 7865-7870
25. Swulius, M. T.; Jensen, G. J. J. Bacteriol. 2012, 194, 6382-6386
26. Bergmans, L.; Moisiadis, P.; Van Meerbeek, B.; Quirynen, M.; Lambrechts, P. Int. Endod. J. 2005, 38, 775-788
27. Harke, B.; Keller, J.; Ullal, C. K.; Westphal, V.; Schönle, A.; Hell, S. W. Opt. Express 2008, 16, 4154-4162
28. Wildanger, D.; Patton, B. R.; Schill, H.; Marseglia, L.; Hadden, J. P.; Knauer, S.; Schönle, A.; Rarity, J. G.; O'Brien, J. L.; Hell, S. W.; Smith, J. M. Adv. Mater. 2012, 24, OP309-OP313
29. Westphal, V.; Hell, S. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 143903
30. Halemani, N. D.; Bethani, I.; Rizzoli, S. O.; Lang, T. Traffic 2010, 11, 394-404
31. Singh, H.; Lu, R.; Rodríguez, P. F. G.; Wu, Y.; Bopassa, J. C.; Stefani, E.; Toro, L. Mitochondrion 2012, 12, 230-236
32. Tønnesen, J.; Nadrigny, F.; Willig, K. I.; Wedlich-Söldner, R.; Nägerl, U. V. Biophys. J. 2011, 101, 2545-2552
33. Morozova, K. S.; Piatkevich, K. D.; Gould, T. J.; Zhang, J.; Bewersdorf, J.; Verkhusha, V. V. Biophys. J. 2010, 99, L13-L15
34. Hein, B.; Willig, K. I.; Hell, S. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2008, 105, 14271-14276
35. Dyba, M.; Hell, S. Phys. Rev. Lett. 2002, 88, 163901
36. Jennings, P. C.; Cox, G. C.; Monahan, L. G.; Harry, E. J. Micron 2010, 42, 336-341
37. Grotjohann, T.; Testa, I.; Leutenegger, M.; Bock, H.; Urban, N. T.; Lavoie-Cardinal, F.; Willig, K. I.; Eggeling, C.; Jakobs, S.; Hell, S. W. Nature 2011, 478, 204-208
38. Bretschneider, S.; Eggeling, C.; Hell, S. Phys. Rev. Lett. 2007, 98, 218103
39. Gustafsson, M. G. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 13081-13086
40. Heintzmann, R.; Jovin, T. M.; Cremer, C. J. Opt. Soc. Am. A 2002, 19, 1599-1609
41. Manley, S.; Gillette, J. M.; Patterson, G. H.; Shroff, H.; Hess, H. F.; Betzig, E.; Lippincott-Schwartz, J. Nat. Methods 2008, 5, 155-157
42. Van de Linde, S.; Aufmkolk, S.; Franke, C.; Holm, T.; Klein, T.; Löschberger, A.; Proppert, S.; Wolter, S.; Sauer, M. Chem. Biol. 2013, 20, 8-18
43. Persson, F.; Barkefors, I.; Elf, J. Curr. Opin. Biotechnol. 2013, 24, 737-744
44. Xia, T.; Li, N.; Fang, X. Annu. Rev. Phys. Chem. 2013, 64, 459-480
45. Coelho, M.; Maghelli, N.; Tolić-Nørrelykke, I. M. Integr. Biol. 2013, 5, 748-758
46. Dulin, D.; Lipfert, J.; Moolman, M. C.; Dekker, N. H. Nat. Rev. Genet. 2013, 14, 9-22
47. Lenn, T.; Leake, M. C. Open Biol. 2012, 2, 120090
48. Moerner, W. E.; Fromm, D. P. Rev. Sci. Instrum. 2003, 74, 3597-3619
49. Biteen, J. S.; Moerner, W. E. Cold Spring Harbor Perspect. Biol. 2010, 2, a000448
50. Huang, B. Curr. Opin. Chem. Biol. 2010, 14, 10-14
51. Van Oijen, A. M.; Köhler, J.; Schmidt, J.; Müller, M.; Brakenhoff, G. J. Chem. Phys. Lett. 1998, 292, 183-187
52. Dickson, R. M.; Cubitt, A. B.; Tsien, R. Y.; Moerner, W. E. Nature 1997, 388, 355-358
53. Bates, M.; Blosser, T.; Zhuang, X. Phys. Rev. Lett. 2005, 94, 108101
54. Hess, S. T.; Girirajan, T. P. K.; Mason, M. D. Biophys. J. 2006, 91, 4258-4272
55. Van de Linde, S.; Endesfelder, U.; Mukherjee, A.; Schuttpelz, M.; Wiebusch, G.; Wolter, S.; Heilemann, M.; Sauer, M. Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 465-469
56. Banala, S.; Maurel, D.; Manley, S.; Johnsson, K. ACS Chem. Biol. 2012, 7, 289-293
57. Lee, H. D.; Lord, S. J.; Iwanaga, S.; Zhan, K.; Xie, H.; Williams, J. C.; Wang, H.; Bowman, G. R.; Goley, E. D.; Shapiro, L.; Twieg, R. J.; Rao, J.; Moerner, W. E. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 15099-15101
58. Biteen, J. S.; Thompson, M. A.; Tselentis, N. K.; Bowman, G. R.; Shapiro, L.; Moerner, W. E. Nat. Methods 2008, 5, 947-949
59. Sharonov, A.; Hochstrasser, R. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 18911-18916
60. Jungmann, R.; Avendaño, M. S.; Woehrstein, J. B.; Dai, M.; Shih, W. M.; Yin, P. Nat. Methods 2014, 11, 313-318
61. Biteen, J. S.; Goley, E. D.; Shapiro, L.; Moerner, W. E. ChemPhysChem 2012, 13, 1007-1012
62. Kim, S. Y.; Gitai, Z.; Kinkhabwala, A.; Shapiro, L.; Moerner, W. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 10929-10934
63. Haas, B. L.; Matson, J. S.; DiRita, V. J.; Biteen, J. S. Mol. Microbiol. 2014, in press. DOI: 10.1111/mmi.12834.
64. Karunatilaka, K. S.; Cameron, E. A.; Martens, E. C.; Koropatkin, N. M.; Biteen, J. S. mBio 2014, 5 e02172-14
65. Yu, J.; Xiao, J.; Ren, X.; Lao, K.; Xie, X. S. Science 2006, 311, 1600-1603
66. Watkins, L. P.; Yang, H. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 617-628
67. Pohl, D. W.; Denk, W.; Lanz, M. Appl. Phys. Lett. 1984, 44, 651
68. Naresh, M.; Gopinadhan, K.; Sekhar, S.; Juneja, P.; Sharma, M.; Mittal, A. IEEE Trans. Magn. 2009, 45, 4861-4864
69. Hell, S.; Stelzer, E. H. K. J. Opt. Soc. Am. A 1992, 9, 2159-2166
70. Kano, H.; Jakobs, S.; Nagorni, M.; Hell, S. W. Ultramicroscopy 2002, 90, 207-213
71. Bahlmann, K.; Jakobs, S.; Hell, S. W. Ultramicroscopy 2001, 87, 155-164
72. Bewersdorf, J.; Schmidt, R.; Hell, S. W. J. Microsc. 2006, 222, 105-117
73. Gustafsson, M. G. L.; Agard, D. A.; Sedat, J. W. Proc. SPIE 1995, 2412, 147-156
74. Bailey, B.; Farkas, D.; Taylor, D.; Lanni, F. Nature 1993, 366, 44-48
75. Ivanov, I. E.; Boyd, C. D.; Newell, P. D.; Schwartz, M. E.; Turnbull, L.; Johnson, M. S.; Whitchurch, C. B.; O'Toole, G. A.; Camesano, T. A. Res. Microbiol. 2012, 163, 685-691
76. McEvoy, A. L.; Hoi, H.; Bates, M.; Platonova, E.; Cranfill, P. J.; Baird, M. A.; Davidson, M. W.; Ewers, H.; Liphardt, J.; Campbell, R. E. PLoS One 2012, 7 e51314
77. Dahan-Pasternak, N.; Nasereddin, A.; Kolevzon, N.; Pe'er, M.; Wong, W.; Shinder, V.; Turnbull, L.; Whitchurch, C. B.; Elbaum, M.; Gilberger, T. W.; Yavin, E.; Baum, J.; Dzikowski, R. J. Cell Sci. 2013, 126, 3055-3069
78. Land, A. D.; Tsui, H.-C. T.; Kocaoglu, O.; Vella, S. A.; Shaw, S. L.; Keen, S. K.; Sham, L.-T.; Carlson, E. E.; Winkler, M. E. Mol. Microbiol. 2013, 90, 939-955
79. Turnbull, L.; Strauss, M. P.; Liew, A. T. F.; Monahan, L. G.; Whitchurch, C. B.; Harry, E. J. J. Vis. Exp. 2014, 91 e51469
80. Dertinger, T.; Colyer, R.; Iyer, G.; Weiss, S.; Enderlein, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 22287-22292
81. Wang, S.; Moffitt, J. R.; Dempsey, G. T.; Xie, X. S.; Zhuang, X. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2014, 111, 8452-8457
82. Holden, S. J.; Pengo, T.; Meibom, K. L.; Fernandez Fernandez, C.; Collier, J.; Manley, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2014, 111, 4566-4571
83. Buss, J.; Coltharp, C.; Huang, T.; Pohlmeyer, C.; Wang, S.-C.; Hatem, C.; Xiao, J. Mol. Microbiol. 2013, 89, 1099-1120
84. Buss, J.; Coltharp, C.; Xiao, J. J. Vis. Exp. 2013, 71 e50048
85. Bakshi, S.; Bratton, B. P.; Weisshaar, J. C. Biophys. J. 2011, 101, 2535-2544
86. Fu, G.; Huang, T.; Buss, J.; Coltharp, C.; Hensel, Z.; Xiao, J. PLoS One 2010, 5 e12682
87. Fleming, T. C.; Shin, J. Y.; Lee, S.-H.; Becker, E.; Huang, K. C.; Bustamante, C.; Pogliano, K. Genes Dev. 2010, 24, 1160-1172
88. Greenfield, D.; McEvoy, A. L.; Shroff, H.; Crooks, G. E.; Wingreen, N. S.; Betzig, E.; Liphardt, J. PLoS Biol. 2009, 7 e1000137
89. Conley, N. R.; Biteen, J. S.; Moerner, W. E. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 11878-11880
90. Heilemann, M.; van de Linde, S.; Schüttpelz, M.; Kasper, R.; Seefeldt, B.; Mukherjee, A.; Tinnefeld, P.; Sauer, M. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2008, 47, 6172-6176
91. Spahn, C.; Endesfelder, U.; Heilemann, M. J. Struct. Biol. 2014, 185, 243-249
92. Lew, M. D.; Lee, S. F.; Ptacin, J. L.; Lee, M. K.; Twieg, R. J.; Shapiro, L.; Moerner, W. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, E1102-E1110
93. Schoen, I.; Ries, J.; Klotzsch, E.; Ewers, H.; Vogel, V. Nano Lett. 2011, 11, 4008-4011
94. Haas, B. L.; Matson, J. S.; DiRita, V. J.; Biteen, J. S. Molecules 2014, 19, 12116-12149
95. Deschout, H.; Cella Zanacchi, F.; Mlodzianoski, M.; Diaspro, A.; Bewersdorf, J.; Hess, S. T.; Braeckmans, K. Nat. Methods 2014, 11, 253-266
96. Lew, M. D.; Lee, S. F.; Badieirostami, M.; Moerner, W. E. Opt. Lett. 2011, 36, 202-204
97. Sun, Y.; McKenna, J. D.; Murray, J. M.; Ostap, E. M.; Goldman, Y. E. Nano Lett. 2009, 9, 2676-2682
98. Baddeley, D.; Cannell, M. B.; Soeller, C. Nano Res. 2011, 4, 589-598
99. McMahon, M. D.; Berglund, A. J.; Carmichael, P.; McClelland, J. J.; Liddle, J. A. ACS Nano 2009, 3, 609-614
100. Toprak, E.; Enderlein, J.; Syed, S.; McKinney, S. A.; Petschek, R. G.; Ha, T.; Goldman, Y. E.; Selvin, P. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 6495-6499
101. Huang, B.; Wang, W.; Bates, M.; Zhuang, X. Science 2008, 319, 810-813
102. Juette, M. F.; Bewersdorf, J. Nano Lett. 2010, 10, 4657-4663
103. Juette, M. F.; Gould, T. J.; Lessard, M. D.; Mlodzianoski, M. J.; Nagpure, B. S.; Bennett, B. T.; Hess, S. T.; Bewersdorf, J. Nat. Methods 2008, 5, 527-529
104. Pavani, S. R. P.; Thompson, M. A.; Biteen, J. S.; Lord, S. J.; Liu, N.; Twieg, R. J.; Piestun, R.; Moerner, W. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 2995-2999
105. Thompson, M. A.; Casolari, J. M.; Badieirostami, M.; Brown, P. O.; Moerner, W. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 17864-17871
106. Badieirostami, M.; Lew, M. D.; Thompson, M. A.; Moerner, W. E. Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 161103
107. Min, J.; Holden, S. J.; Carlini, L.; Unser, M.; Manley, S.; Ye, J. C. Biomed. Opt. Express 2014, 5, 3935-3948
108. Gustafsson, M. G. L.; Shao, L.; Carlton, P. M.; Wang, C. J. R.; Golubovskaya, I. N.; Cande, W. Z.; Agard, D. A.; Sedat, J. W. Biophys. J. 2008, 94, 4957-4970
109. Fernández-Suárez, M.; Ting, A. Y. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2008, 9, 929-943
110. Chalfie, M.; Tu, Y.; Euskirchen, G.; Ward, W. W.; Prasher, D. C. Science 1994, 263, 802-805
111. Inouye, S.; Tsuji, F. I. FEBS Lett. 1994, 341, 277-280
112. Shimomura, O.; Johnson, F. H.; Saiga, Y. J. Cell. Comp. Physiol. 1962, 59, 223-239
113. Matz, M. V.; Fradkov, A. F.; Labas, Y. A.; Savitsky, A. P.; Zaraisky, A. G.; Markelov, M. L.; Lukyanov, S. A. Nat. Biotechnol. 1999, 17, 969-973
114. Habuchi, S.; Ando, R.; Dedecker, P.; Verheijen, W.; Mizuno, H.; Miyawaki, A.; Hofkens, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, 102, 9511-9516
115. Wiedenmann, J.; Ivanchenko, S.; Oswald, F.; Schmitt, F.; Röcker, C.; Salih, A.; Spindler, K.; Nienhaus, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 15905-15910
116. Gurskaya, N. G.; Verkhusha, V. V.; Shcheglov, A. S.; Staroverov, D. B.; Chepurnykh, T. V.; Fradkov, A. F.; Lukyanov, S.; Lukyanov, K. A. Nat. Biotechnol. 2006, 24, 461-465
117. Shcherbo, D.; Murphy, C. S.; Ermakova, G. V.; Solovieva, E. A.; Chepurnykh, T. V.; Shcheglov, A. S.; Verkhusha, V. V.; Pletnev, V. Z.; Hazelwood, K. L.; Roche, P. M.; Lukyanov, S.; Zaraisky, A. G.; Davidson, M. W.; Chudakov, D. M. Biochem. J. 2009, 418, 567-574
118. Shaner, N. C.; Campbell, R. E.; Steinbach, P. A.; Giepmans, B. N. G.; Palmer, A. E.; Tsien, R. Y. Nat. Biotechnol. 2004, 22, 1567-1572
119. Subach, F. V.; Patterson, G. H.; Manley, S.; Gillette, J. M.; Lippincott-Schwartz, J.; Verkhusha, V. V. Nat. Methods 2009, 6, 153-160
120. Donehue, J. E.; Wertz, E.; Talicska, C. N.; Biteen, J. S. J. Phys. Chem. C 2014, 118, 15027-15035
121. Stadler, C.; Rexhepaj, E.; Singan, V. R.; Murphy, R. F.; Pepperkok, R.; Uhlén, M.; Simpson, J. C.; Lundberg, E. Nat. Methods 2013, 10, 315-323
122. Hammar, P.; Walldén, M.; Fange, D.; Persson, F.; Baltekin, O.; Ullman, G.; Leroy, P.; Elf, J. Nat. Genet. 2014, 46, 405-408
123. Hensel, Z.; Weng, X.; Lagda, A. C.; Xiao, J. PLoS Biol. 2013, 11 e1001591
124. Chong, S.; Chen, C.; Ge, H.; Xie, X. S. Cell 2014, 158, 314-326
125. Gahlmann, A.; Ptacin, J. L.; Grover, G.; Quirin, S.; von Diezmann, A. R. S.; Lee, M. K.; Backlund, M. P.; Shapiro, L.; Piestun, R.; Moerner, W. E. Nano Lett. 2013, 13, 987-993
126. Niu, L.; Yu, J. Biophys. J. 2008, 95, 2009-2016
127. Garner, E. C.; Bernard, R.; Wang, W.; Zhuang, X.; Rudner, D. Z.; Mitchison, T. Science 2011, 333, 222-225
128. Olshausen, P. V.; Defeu Soufo, H. J.; Wicker, K.; Heintzmann, R.; Graumann, P. L.; Rohrbach, A. Biophys. J. 2013, 105, 1171-1181
129. Coons, A. H.; Creech, H. J.; Jones, R. N.; Berliner, E. J. Immunol. 1942, 45, 159-170
130. Bates, M.; Huang, B.; Dempsey, G. T.; Zhuang, X. Science 2007, 317, 1749-1753
131. Muyldermans, S. Annu. Rev. Biochem. 2013, 82, 775-797
132. Tanenbaum, M. E.; Gilbert, L. A.; Qi, L. S.; Weissman, J. S.; Vale, R. D. Cell 2014, 159, 635-646
133. Los, G. V.; Encell, L. P.; McDougall, M. G.; Hartzell, D. D.; Karassina, N.; Zimprich, C.; Wood, M. G.; Learish, R.; Ohana, R. F.; Urh, M.; Simpson, D.; Mendez, J.; Zimmerman, K.; Otto, P.; Vidugiris, G.; Zhu, J.; Darzins, A.; Klaubert, D. H.; Bulleit, R. F.; Wood, K. V. ACS Chem. Biol. 2008, 3, 373-382
134. Juillerat, A.; Gronemeyer, T.; Keppler, A.; Gendreizig, S.; Pick, H.; Vogel, H.; Johnsson, K. Chem. Biol. 2003, 10, 313-317
135. Gautier, A.; Juillerat, A.; Heinis, C.; Corrêa, I. R.; Kindermann, M.; Beaufils, F.; Johnsson, K. Chem. Biol. 2008, 15, 128-136
136. Chen, Z.; Jing, C.; Gallagher, S. S.; Sheetz, M. P.; Cornish, V. W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13692-13699
137. Griffin, B. A.; Adams, S. R.; Tsien, R. Y. Science 1998, 281, 269-272
138. Adams, S. R.; Campbell, R. E.; Gross, L. A.; Martin, B. R.; Walkup, G. K.; Yao, Y.; Llopis, J.; Tsien, R. Y. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 6063-6076
139. Karunatilaka, K. S.; Coupland, B. R.; Cameron, E. A.; Martens, E. C.; Koropatkin, N. K.; Biteen, J. S. Proc. SPIE 2013, 8590, 85900K
140. Popp, M. W.; Antos, J. M.; Grotenbreg, G. M.; Spooner, E.; Ploegh, H. L. Nat. Chem. Biol. 2007, 3, 707-708
141. Chen, I.; Howarth, M.; Lin, W.; Ting, A. Y. Nature 2005, 2, 99-104
142. Turner, L.; Zhang, R.; Darnton, N. C.; Berg, H. C. J. Bacteriol. 2010, 192, 3259-3267
143. Lee, M. K.; Rai, P.; Williams, J.; Twieg, R. J.; Moerner, W. E. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 14003-14006
144. Crawford, R.; Torella, J. P.; Aigrain, L.; Plochowietz, A.; Gryte, K.; Uphoff, S.; Kapanidis, A. N. Biophys. J. 2013, 105, 2439-2450
145. Plochowietz, A.; Crawford, R.; Kapanidis, A. N. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 12688-12694
146. Lang, K.; Chin, J. W. Chem. Rev. 2014, 114, 4764-4806
147. Liu, C. C.; Schultz, P. G. Annu. Rev. Biochem. 2010, 79, 413-444
148. Young, T. S.; Schultz, P. G. J. Biol. Chem. 2010, 285, 11039-11044
149. Chin, J. W. Annu. Rev. Biochem. 2014, 83, 379-408
150. Borrmann, A.; Milles, S.; Plass, T.; Dommerholt, J.; Verkade, J. M. M.; Wiessler, M.; Schultz, C.; van Hest, J. C. M.; van Delft, F. L.; Lemke, E. A. ChemBioChem 2012, 13, 2094-2099
151. Seitchik, J. L.; Peeler, J. C.; Taylor, M. T.; Blackman, M. L.; Rhoads, T. W.; Cooley, R. B.; Refakis, C.; Fox, J. M.; Mehl, R. A. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2898-2901
152. Fekete, R. A.; Chattoraj, D. K. Mol. Microbiol. 2005, 55, 175-183
153. Belmont, A. S. Trends Cell Biol. 2001, 11, 250-257
154. Belmont, A. S.; Straight, A. F. Trends Cell Biol. 1998, 8, 121-124
155. Lau, I. F.; Filipe, S. R.; Søballe, B.; Økstad, O.-A.; Barre, F.-X.; Sherratt, D. J. Mol. Microbiol. 2004, 49, 731-743
156. Wiggins, P. A.; Cheveralls, K. C.; Martin, J. S.; Lintner, R.; Kondev, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 4991-4995
157. Possoz, C.; Filipe, S. R.; Grainge, I.; Sherratt, D. J. EMBO J. 2006, 25, 2596-2604
158. Chen, B.; Gilbert, L. A.; Cimini, B. A.; Schnitzbauer, J.; Zhang, W.; Li, G.-W.; Park, J.; Blackburn, E. H.; Weissman, J. S.; Qi, L. S.; Huang, B. Cell 2013, 155, 1479-1491
159. Barrangou, R.; Fremaux, C.; Deveau, H.; Richards, M.; Boyaval, P.; Moineau, S.; Romero, D. A.; Horvath, P. Science 2007, 315, 1709-1712
160. Harrison, M. M.; Jenkins, B. V.; O'Connor-Giles, K. M.; Wildonger, J. Genes Dev. 2014, 28, 1859-1872
161. Copeland, M. F.; Politz, M. C.; Pfleger, B. F. Curr. Opin. Biotechnol. 2014, 29, 46-54
162. Anton, T.; Bultmann, S.; Leonhardt, H.; Markaki, Y. Nucleus 2014, 5, 163-172
163. Raulf, A.; Spahn, C. K.; Zessin, P. J. M.; Finan, K.; Bernhardt, S.; Heckel, A.; Heilemann, M. RSC Adv. 2014, 4, 30462-30466
164. Zessin, P. J. M.; Finan, K.; Heilemann, M. J. Struct. Biol. 2012, 177, 344-348
165. Flors, C.; Ravarani, C. N. J.; Dryden, D. T. F. ChemPhysChem 2009, 10, 2201-2204
166. Flors, C. J. Microsc. 2013, 251, 1-4
167. Benke, A.; Manley, S. ChemBioChem 2012, 13, 298-301
168. Henriques, R.; Lelek, M.; Fornasiero, E. F.; Valtorta, F.; Zimmer, C.; Mhlanga, M. M. Nat. Methods 2010, 7, 339-340
169. Mortensen, K. I.; Churchman, L. S.; Spudich, J. A.; Flyvbjerg, H. Nat. Methods 2010, 7, 377-381
170. Schuster, J.; Cichos, F.; von Borczyskowski, C. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 5403-5406
171. Zareh, S. K.; DeSantis, M. C.; Kessler, J. M.; Li, J.-L.; Wang, Y. M. Biophys. J. 2012, 102, 1685-1691
172. Rowland, D. J.; Biteen, J. S. ChemPhysChem 2014, 15, 712-720
173. Veatch, S. L.; Machta, B. B.; Shelby, S. A.; Chiang, E. N.; Holowka, D. A.; Baird, B. A. PLoS One 2012, 7 e31457
174. Sengupta, P.; Jovanovic-Talisman, T.; Skoko, D.; Renz, M.; Veatch, S. L.; Lippincott-Schwartz, J. Nat. Methods 2011, 8, 969-975
175. Shuang, B.; Chen, J.; Kisley, L.; Landes, C. F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 624-634
176. Chenouard, N.; Smal, I.; de Chaumont, F.; Maška, M.; Sbalzarini, I. F.; Gong, Y.; Cardinale, J.; Carthel, C.; Coraluppi, S.; Winter, M.; Cohen, A. R.; Godinez, W. J.; Rohr, K.; Kalaidzidis, Y.; Liang, L.; Duncan, J.; Shen, H.; Xu, Y.; Magnusson, K. E. G.; Jaldén, J.; Blau, H. M.; Paul-Gilloteaux, P.; Roudot, P.; Kervrann, C.; Waharte, F.; Tinevez, J.-Y.; Shorte, S. L.; Willemse, J.; Celler, K.; van Wezel, G. P.; Dan, H.-W.; Tsai, Y.-S.; Ortiz de Solórzano, C.; Olivo-Marin, J.-C.; Meijering, E. Nat. Methods 2014, 11, 281-289
177. Qian, H.; Sheetz, M. P.; Elson, E. L. Biophys. J. 1991, 60, 910-921
178. Saxton, M. J. Biophys. J. 1997, 72, 1744-1753
179. Liao, Y.; Yang, S. K.; Koh, K.; Matzger, A. J.; Biteen, J. S. Nano Lett. 2012, 12, 3080-3085
180. Schütz, G. J.; Schindler, H.; Schmidt, T. Biophys. J. 1997, 73, 1073-1080
181. Fu, Y.; Ye, F.; Sanders, W. G.; Collinson, M. M.; Higgins, D. A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 9164-9170
182. Van den Wildenberg, S. M. J. L.; Bollen, Y. J. M.; Peterman, E. J. G. Biopolymers 2011, 95, 312-321
183. Aguet, F.; Antonescu, C. N.; Mettlen, M.; Schmid, S. L.; Danuser, G. Dev. Cell 2013, 26, 279-291
184. Sheskin, D. J. Handbook of parametric and noparametric statistical procedures, 5 th ed.; Taylor & Francis: New York, 2011.
185. Deng, Y.; Sun, M.; Lin, P.-H.; Ma, J.; Shaevitz, J. W. PLoS One 2014, 9 e94807
186. Min, J.; Vonesch, C.; Kirshner, H.; Carlini, L.; Olivier, N.; Holden, S.; Manley, S.; Ye, J. C.; Unser, M. Sci. Rep. 2014, 4, 4577
187. Balci, H.; Ha, T.; Sweeney, H. L.; Selvin, P. R. Biophys. J. 2005, 89, 413-417
188. Simonson, P. D.; Rothenberg, E.; Selvin, P. R. Nano Lett. 2011, 11, 5090-5096
189. Holden, S. J.; Uphoff, S.; Kapanidis, A. N. Nat. Methods 2011, 8, 279-280
190. Semrau, S.; Schmidt, T. Biophys. J. 2007, 92, 613-621
191. Coppola, S.; Pozzi, D.; De Sanctis, S. C.; Digman, M. A.; Gratton, E.; Caracciolo, G. Methods Appl. Fluoresc. 2013, 1, 015005
192. Hebert, B.; Costantino, S.; Wiseman, P. W. Biophys. J. 2005, 88, 3601-3614
193. Di Rienzo, C.; Gratton, E.; Beltram, F.; Cardarelli, F. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 12307-12312
194. Bosch, P. J.; Corrêa, I. R.; Sonntag, M. H.; Ibach, J.; Brunsveld, L.; Kanger, J. S.; Subramaniam, V. Biophys. J. 2014, 107, 803-814
195. Reck-Peterson, S. L.; Derr, N. D.; Stuurman, N. Cold Spring Harbor Protoc. 2010, 10.1101/pdb.top73
196. Gebhardt, J. C. M.; Suter, D. M.; Roy, R.; Zhao, Z. W.; Chapman, A. R.; Basu, S.; Maniatis, T.; Xie, X. S. Nat. Methods 2013, 10, 421-426
197. Biteen lab, unpublished data.
198. Cai, L.; Friedman, N.; Xie, X. S. Nature 2006, 440, 358-362
199. Deich, J.; Judd, E. M.; McAdams, H. H.; Moerner, W. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 15921-15926
200. Fessl, T.; Adamec, F.; Polívka, T.; Foldynová-Trantírková, S.; Vácha, F.; Trantírek, L. Nucleic Acids Res. 2012, 40 e121
201. Mehta, P.; Jovanovic, G.; Lenn, T.; Bruckbauer, A.; Engl, C.; Ying, L.; Buck, M. Nat. Commun. 2013, 4, 1997
202. Ferguson, M. L.; Le Coq, D.; Jules, M.; Aymerich, S.; Radulescu, O.; Declerck, N.; Royer, C. A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 155-160
203. Lesterlin, C.; Ball, G.; Schermelleh, L.; Sherratt, D. J. Nature 2014, 506, 249-253
204. Elf, J.; Li, G.-W.; Xie, X. S. Science 2007, 316, 1191-1194
205. Xie, X. S.; Choi, P. J.; Li, G.-W.; Lee, N. K.; Lia, G. Annu. Rev. Biophys. 2008, 37, 417-444
206. Ptacin, J. L.; Lee, S. F.; Garner, E. C.; Toro, E.; Eckart, M.; Comolli, L. R.; Moerner, W. E.; Shapiro, L. Nat. Cell Biol. 2010, 12, 791-798
207. Ptacin, J. L.; Gahlmann, A.; Bowman, G. R.; Perez, A. M.; von Diezmann, A. R. S.; Eckart, M. R.; Moerner, W. E.; Shapiro, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2014, 111, E2046-E2055
208. Pilhofer, M.; Jensen, G. J. Curr. Opin. Cell Biol. 2013, 25, 125-133
209. Celler, K.; Koning, R. I.; Koster, A. J.; van Wezel, G. P. J. Bacteriol. 2013, 195, 1627-1636
210. Cho, H. J. Microbiol. Biotechnol. 2014, in press. DOI: 10.4014/jmb.1409.09047.
211. Meier, E. L.; Goley, E. D. Curr. Opin. Cell Biol. 2014, 26, 19-27
212. Den Blaauwen, T. Curr. Opin. Microbiol. 2013, 16, 738-744
213. Li, Z.; Trimble, M. J.; Brun, Y. V.; Jensen, G. J. EMBO J. 2007, 26, 4694-4708
214. Gerdes, K.; Howard, M.; Szardenings, F. Cell 2010, 141, 927-942
215. Bowman, G. R.; Comolli, L. R.; Zhu, J.; Eckart, M.; Koenig, M.; Downing, K. H.; Moerner, W. E.; Earnest, T.; Shapiro, L. Cell 2008, 134, 945-955
216. Van Den Ent, F.; Amos, L. A.; Löwe, J. Nature 2001, 413, 39-44
217. Jones, L. J. F.; Carballido-López, R.; Errington, J. Cell 2001, 104, 913-922
218. Figge, R. M.; Divakaruni, A. V.; Gober, J. W. Mol. Microbiol. 2004, 51, 1321-1332
219. Carballido-López, R.; Errington, J. Dev. Cell 2003, 4, 19-28
220. Gitai, Z.; Dye, N.; Shapiro, L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004, 101, 8643-8648
221. Srivastava, P.; Demarre, G.; Karpova, T. S.; McNally, J.; Chattoraj, D. K. J. Bacteriol. 2007, 189, 7450-7463
222. Chiu, S.-W.; Chen, S.-Y.; Wong, H. Appl. Environ. Microbiol. 2008, 74, 6739-6745
223. Wachi, M.; Doi, M.; Tamaki, S.; Park, W.; Nakajima-Iijima, S.; Matsuhashi, M. J. Bacteriol. 1987, 169, 4935-4940
224. Nan, B.; Zusman, D. R. Annu. Rev. Genet. 2011, 45, 21-39
225. Swulius, M. T.; Chen, S.; Jane Ding, H.; Li, Z.; Briegel, A.; Pilhofer, M.; Tocheva, E. I.; Lybarger, S. R.; Johnson, T. L.; Sandkvist, M.; Jensen, G. J. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2011, 407, 650-655
226. Van Teeffelen, S.; Wang, S.; Furchtgott, L.; Huang, K. C.; Wingreen, N. S.; Shaevitz, J. W.; Gitai, Z. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 15822-15827
227. Domínguez-Escobar, J.; Chastanet, A.; Crevenna, A. H.; Fromion, V.; Wedlich-Söldner, R.; Carballido-López, R. Science 2011, 333, 225-228
228. Reimold, C.; Defeu Soufo, H. J.; Dempwolff, F.; Graumann, P. L. Mol. Biol. Cell 2013, 24, 2340-2349
229. Nolivos, S.; Sherratt, D. FEMS Microbiol. Rev. 2014, 38, 380-392
230. Badrinarayanan, A.; Reyes-Lamothe, R.; Uphoff, S.; Leake, M. C.; Sherratt, D. J. Science 2012, 338, 528-531
231. Dillon, S. C.; Dorman, C. J. Nat. Rev. Microbiol. 2010, 8, 185-195
232. Castaing, B.; Zelwer, C.; Laval, J.; Boiteux, S. J. Biol. Chem. 1995, 270, 10291-10296
233. Bonnefoy, E.; Takahashi, M.; Yaniv, J. R. J. Mol. Biol. 1994, 242, 116-129
234. Pontiggia, A.; Negri, A.; Beltrame, M.; Bianchi, M. E. Mol. Microbiol. 1993, 7, 343-350
235. Lee, S. F.; Thompson, M. A.; Schwartz, M. A.; Shapiro, L.; Moerner, W. E. Biophys. J. 2011, 100, L31-L33
236. Hochschild, A.; Lewis, M. Curr. Opin. Struct. Biol. 2009, 19, 79-86
237. Révet, B.; von Wilcken-Bergmann, B.; Bessert, H.; Barker, A.; Müller-Hill, B. Curr. Biol. 1999, 9, 151-154
238. Lenhart, J. S.; Schroeder, J. W.; Walsh, B. W.; Simmons, L. A. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2012, 76, 530-564
239. Liao, Y.; Schroeder, J. W.; Simmons, L. A.; Biteen, J. S., in preparation.
240. Bakshi, S.; Dalrymple, R. M.; Li, W.; Choi, H.; Weisshaar, J. C. Biophys. J. 2013, 105, 2676-2686
241. Bakshi, S.; Siryaporn, A.; Goulian, M.; Weisshaar, J. C. Mol. Microbiol. 2012, 85, 21-38
242. Sanamrad, A.; Persson, F.; Lundius, E. G.; Fange, D.; Gynnå, A. H.; Elf, J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2014, 111, 11413-11418
243. Blundell, M.; Wild, D. Biochem. J. 1971, 121, 391-398
244. Haas, B. L.; Matson, J. S.; Dirita, V. J.; Biteen, J. S. Mol. Microbiol. 2014, in press. DOI: 10.1111/mmi.12834.
245. Krell, T.; Lacal, J.; Busch, A.; Silva-Jiménez, H.; Guazzaroni, M.-E.; Ramos, J. L. Annu. Rev. Microbiol. 2010, 64, 539-559
246. Crawford, J. A.; Krukonis, E. S.; DiRita, V. J. Mol. Microbiol. 2003, 47, 1459-1473
247. Matson, J. S.; Withey, J. H.; DiRita, V. J. Infect. Immun. 2007, 75, 5542-5549
248. Kaiko, G. E.; Stappenbeck, T. S. Trends Immunol. 2014, 35, 538-548
249. Mitchell, P. Nature 1961, 191, 144-148
250. Llorente-Garcia, I.; Lenn, T.; Erhardt, H.; Harriman, O. L.; Liu, L.-N.; Robson, A.; Chiu, S.-W.; Matthews, S.; Willis, N. J.; Bray, C. D.; Lee, S.-H.; Shin, J. Y.; Bustamante, C.; Liphardt, J.; Friedrich, T.; Mullineaux, C. W.; Leake, M. C. Biochim. Biophys. Acta 2014, 1837, 811-824
251. Keymer, J. E.; Endres, R. G.; Skoge, M.; Meir, Y.; Wingreen, N. S. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 1786-1791
252. Maddock, J. R.; Shapiro, L. Science 1993, 259, 1717-1723
253. Oh, D.; Yu, Y.; Lee, H.; Wanner, B. L.; Ritchie, K. Biophys. J. 2014, 106, 145-153
254. Chen, B.-C.; Legant, W. R.; Wang, K.; Shao, L.; Milkie, D. E.; Davidson, M. W.; Janetopoulos, C.; Wu, X. S.; Hammer, J. A.; Liu, Z.; English, B. P.; Mimori-Kiyosue, Y.; Romero, D. P.; Ritter, A. T.; Lippincott-Schwartz, J.; Fritz-Laylin, L.; Mullins, R. D.; Mitchell, D. M.; Bembenek, J. N.; Reymann, A.-C.; Bohme, R.; Grill, S. W.; Wang, J. T.; Seydoux, G.; Tulu, U. S.; Kiehart, D. P.; Betzig, E. Science 2014, 346, 1257998 10.1126/science.1257998
255. Costerton, J. W.; Lewandowski, Z.; Caldwell, D. E.; Korber, D. R.; Lappin-Scott, H. M. Annu. Rev. Microbiol. 1995, 49, 711-745
256. Liu, D. S.; Nivon, L. G.; Richter, F.; Goldman, P. J.; Deerinck, T. J.; Yao, J. Z.; Richardson, D.; Phipps, W. S.; Ye, A. Z.; Ellisman, M. H.; Drennan, C. L.; Baker, D.; Ting, A. Y. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2014, 11, E4551-E4559
257. Summerer, D.; Chen, S.; Wu, N.; Deiters, A.; Chin, J. W.; Schultz, P. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 9785-9789
258. Wang, J.; Xie, J.; Schultz, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 8738-8739
259. Lee, H. S.; Guo, J.; Lemke, E. A.; Dimla, R. D.; Schultz, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 12921-12923
260. Betz, K.; Malyshev, D. A.; Lavergne, T.; Welte, W.; Diederichs, K.; Dwyer, T. J.; Ordoukhanian, P.; Romesberg, F. E.; Marx, A. Nat. Chem. Biol. 2012, 8, 612-614
261. Malyshev, D. A.; Dhami, K.; Quach, H. T.; Lavergne, T.; Ordoukhanian, P.; Torkamani, A.; Romesberg, F. E. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 12005-12010
262. Lavergne, T.; Degardin, M.; Malyshev, D. A.; Quach, H. T.; Dhami, K.; Ordoukhanian, P.; Romesberg, F. E. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5408-5419
263. Li, L.; Degardin, M.; Lavergne, T.; Malyshev, D. A.; Dhami, K.; Ordoukhanian, P.; Romesberg, F. E. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 826-829
264. Li, Z.; Lavergne, T.; Malyshev, D. A.; Zimmermann, J.; Adhikary, R.; Dhami, K.; Ordoukhanian, P.; Sun, Z.; Xiang, J.; Romesberg, F. E. Chemistry 2013, 19, 14205-14209
265. Seo, Y. J.; Malyshev, D. A.; Lavergne, T.; Ordoukhanian, P.; Romesberg, F. E. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19878-19888
266. Kimoto, M.; Hikida, Y.; Hirao, I. Isr. J. Chem. 2013, 53, 450-468
267. Malyshev, D. A.; Dhami, K.; Lavergne, T.; Chen, T.; Dai, N.; Foster, J. M.; Corrêa, I. R.; Romesberg, F. E. Nature 2014, 509, 385-388
268. Maamar, H.; Raj, A.; Dubnau, D. Science 2007, 317, 526-529
269. Shepherd, D. P.; Li, N.; Micheva-Viteva, S. N.; Munsky, B.; Hong-Geller, E.; Werner, J. H. Anal. Chem. 2013, 85, 4938-4943
270. Fu, Y.; Zhang, J.; Lakowicz, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5540-5541
271. Anger, P.; Bharadwaj, P.; Novotny, L. Phys. Rev. Lett. 2006, 96, 113002
272. Donehue, J. E.; Haas, B. L.; Wertz, E.; Talicska, C. N.; Biteen, J. S. Proc. SPIE 2013, 8597, 85970J
273. Donehue, J. E. Plasmon-Enhanced Fluorescent Protein Emission: A New Paradigm for Improved Single-Molecule Bio-Imaging. Ph.D. Thesis, University of Michigan, Ann Arbor, MI, October 2014.