How Do Enzymes Orient When Trapped on Metal-Organic Framework (MOF) Surfaces?

Journal of the American Chemical Society

Volumn 140, Issue 47, 2018, Pages 16032-16036

  Pan, Yanxiong ^a   Li, Hui ^a   Farmakes, Jasmin ^a   Xiao, Feng ^b   Chen, Bingcan ^a   Ma, Shengqian ^c   Yang, Zhongyu ^a  

^a NORTH DAKOTA STATE UNIVERSITY   (United States)

^b University of North Dakota   (United States)

^c UNIVERSITY OF SOUTH FLORIDA   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CRYSTALLINE MATERIALS; ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY; ENZYME ACTIVITY; ORGANOMETALLICS; PARAMAGNETIC RESONANCE;

BACKGROUND SIGNALS; CATALYTIC EFFICIENCIES; ELECTRON PARAMAGNETIC RESONANCE SPECTROSCOPY; ENHANCED STABILITY; METAL ORGANIC FRAMEWORK; METALORGANIC FRAMEWORKS (MOFS); SITE-DIRECTED SPIN LABELING; SOLID MATRIXES;

ENZYME IMMOBILIZATION;

METAL ORGANIC FRAMEWORK; UNCLASSIFIED DRUG; ZEOLITIC IMIDAZOLATE FRAMEWORK 8;

ARTICLE; BIOCATALYSIS; CRYSTAL; ELECTRON SPIN RESONANCE; ENZYME ACTIVITY; ENZYME ANALYSIS; ENZYME IMMOBILIZATION; INTERMETHOD COMPARISON; SPIN LABELING; SURFACE PROPERTY;

EID: 85057233242     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.8b09257     Document Type: Article

References (50)

1. Zakharchenko, A.; Guz, N.; Laradji, A. M.; Katz, E.; Minko, S. Nat. Catal. 2018, 1, 73, 10.1038/s41929-017-0003-3
2. Wong, L. S.; Khan, F.; Micklefield, J. Chem. Rev. 2009, 109, 4025, 10.1021/cr8004668
3. Bommarius, A. S.; Paye, M. F. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 6534, 10.1039/c3cs60137d
4. Secundo, F. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 6250, 10.1039/c3cs35495d
5. Howarth, A. J.; Liu, Y.; Li, P.; Li, Z.; Wang, T. C.; Hupp, J. T.; Farha, O. K. Nat. Rev. Mater. 2016, 1, 15018, 10.1038/natrevmats.2015.18
6. Küchler, A.; Yoshimoto, M.; Luginbühl, S.; Mavelli, F.; Walde, P. Nat. Nanotechnol. 2016, 11, 409, 10.1038/nnano.2016.54
7. Fu, J.; Yang, Y. R.; Johnson-Buck, A.; Liu, M.; Liu, Y.; Walter, N. G.; Woodbury, N. W.; Yan, H. Nat. Nanotechnol. 2014, 9, 531, 10.1038/nnano.2014.100
8. Zhang, Y.; Ge, J.; Liu, Z. ACS Catal. 2015, 5, 4503, 10.1021/acscatal.5b00996
9. Shang, W.; Nuffer, J. H.; Dordick, J. S.; Siegel, R. W. Nano Lett. 2007, 7, 1991, 10.1021/nl070777r
10. Palla, K. S.; Hurlburt, T. J.; Buyanin, A. M.; Somorjai, G. A.; Francis, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 1967, 10.1021/jacs.6b11716
11. Sun, Q.; Fu, C.-W.; Aguila, B.; Perman, J.; Wang, S.; Huang, H.-Y.; Xiao, F.-S.; Ma, S. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 984, 10.1021/jacs.7b10642
12. Yang, L.; Gomez-Casado, A.; Young, J. F.; Nguyen, H. D.; Cabanas-Danés, J.; Huskens, J.; Brunsveld, L.; Jonkheijm, P. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19199, 10.1021/ja308450n
13. Ding, S.; Cargill, A. A.; Medintz, I. L.; Claussen, J. C. Curr. Opin. Biotechnol. 2015, 34, 242, 10.1016/j.copbio.2015.04.005
14. Rodrigues, R. C.; Ortiz, C.; Berenguer-Murcia, A.; Torres, R.; Fernandez-Lafuente, R. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 6290, 10.1039/C2CS35231A
15. Hong, R.; Emrick, T.; Rotello, V. M. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13572, 10.1021/ja0461163
16. Hu, Y.; Cheng, H.; Zhao, X.; Wu, J.; Muhammad, F.; Lin, S.; He, J.; Zhou, L.; Zhang, C.; Deng, Y.; Wang, P.; Zhou, Z.; Nie, S.; Wei, H. ACS Nano 2017, 11, 5558, 10.1021/acsnano.7b00905
17. Chen, Y.; Lykourinou, V.; Vetromile, C.; Hoang, T.; Ming, L. J.; Larsen, R. W.; Ma, S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13188, 10.1021/ja305144x
18. Liang, K.; Coghlan, C. J.; Bell, S. G.; Doonan, C.; Falcaro, P. Chem. Commun. 2016, 52, 473, 10.1039/C5CC07577G
19. Li, P.; Moon, S.-Y.; Guelta, M. A.; Harvey, S. P.; Hupp, J. T.; Farha, O. K. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 8052, 10.1021/jacs.6b03673
20. Li, P.; Moon, S.-Y.; Guelta, M. A.; Lin, L.; Gómez-Gualdrón, D. A.; Snurr, R. Q.; Harvey, S. P.; Hupp, J. T.; Farha, O. K. ACS Nano 2016, 10, 9174, 10.1021/acsnano.6b04996
21. Liao, F. S.; Lo, W. S.; Hsu, Y. S.; Wu, C. C.; Wang, S. C.; Shieh, F. K.; Morabito, J. V.; Chou, L. Y.; Wu, K. C. W.; Tsung, C. K. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 6530, 10.1021/jacs.7b01794
22. Lyu, F.; Zhang, Y.; Zare, R. N.; Ge, J.; Liu, Z. Nano Lett. 2014, 14, 5761, 10.1021/nl5026419
23. Lu, G.; Li, S.; Guo, Z.; Farha, O. K.; Hauser, B. G.; Qi, X.; Wang, Y.; Wang, X.; Han, S.; Liu, X.; DuChene, J. S.; Zhang, H.; Zhang, Q.; Chen, X.; Ma, J.; Loo, S. C. J.; Wei, W. D.; Yang, Y.; Hupp, J. T.; Huo, F. Nat. Chem. 2012, 4, 310, 10.1038/nchem.1272
24. Liang, K.; Richardson, J. J.; Doonan, C. J.; Mulet, X.; Ju, Y.; Cui, J.; Caruso, F.; Falcaro, P. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 8510, 10.1002/anie.201704120
25. Li, P.; Chen, Q.; Wang, T. C.; Vermeulen, N. A.; Mehdi, B. L.; Dohnalkova, A.; Browning, N. D.; Shen, D.; Anderson, R.; Gómez-Gualdrón, D. A.; Cetin, F. M.; Jagiello, J.; Asiri, A. M.; Stoddart, J. F.; Farha, O. K. Chem. 2018, 4, 1022, 10.1016/j.chempr.2018.03.001
26. Lian, X.; Erazo-Oliveras, A.; Pellois, J.-P.; Zhou, H.-C. Nat. Commun. 2017, 8, 2075, 10.1038/s41467-017-02103-0
27. Yuan, S.; Zou, L.; Qin, J.-S.; Li, J.; Huang, L.; Feng, L.; Wang, X.; Bosch, M.; Alsalme, A.; Cagin, T.; Zhou, H.-C. Nat. Commun. 2017, 8, 15356, 10.1038/ncomms15356
28. Li, P.; Modica, J. A.; Howarth, A. J.; Vargas, L. E.; Moghadam, P. Z.; Snurr, R. Q.; Mrksich, M.; Hupp, J. T.; Farha, O. K. Chem. 2016, 1, 154, 10.1016/j.chempr.2016.05.001
29. Wang, Q.; Zhang, X.; Huang, L.; Zhang, Z.; Dong, S. Angew. Chem., Int. Ed. 2017, 56, 16082, 10.1002/anie.201710418
30. Pitzalis, F.; Carucci, C.; Naseri, M.; Fotouhi, L.; Magner, E.; Salis, A. ChemCatChem 2018, 10, 1478, 10.1002/cctc.201800443
31. Liang, K.; Ricco, R.; Doherty, C. M.; Styles, M. J.; Bell, S.; Kirby, N.; Mudie, S.; Haylock, D.; Hill, A. J.; Doonan, C. J.; Falcaro, P. Nat. Commun. 2015, 6, 1, 10.1038/ncomms8240
32. Shieh, F. K.; Wang, S. C.; Yen, C. I.; Wu, C. C.; Dutta, S.; Chou, L. Y.; Morabito, J. V.; Hu, P.; Hsu, M. H.; Wu, K. C. W.; Tsung, C. K. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 4276, 10.1021/ja513058h
33. Liang, W.; Ricco, R.; Maddigan, N. K.; Dickinson, R. P.; Xu, H.; Li, Q.; Sumby, C. J.; Bell, S. G.; Falcaro, P.; Doonan, C. J. Chem. Mater. 2018, 30, 1069, 10.1021/acs.chemmater.7b04977
34. Lian, X.; Fang, Y.; Joseph, E.; Wang, Q.; Li, J.; Banerjee, S.; Lollar, C.; Wang, X.; Zhou, H.-C. Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 3386, 10.1039/C7CS00058H
35. Majewski, M. B.; Howarth, A. J.; Li, P.; Wasielewski, M. R.; Hupp, J. T.; Farha, O. K. CrystEngComm 2017, 19, 4082, 10.1039/C7CE00022G
36. Gkaniatsou, E.; Sicard, C. m.; Ricoux, R. m.; Mahy, J.-P.; Steunou, N.; Serre, C. Mater. Horiz. 2017, 4, 55, 10.1039/C6MH00312E
37. Doonan, C.; Riccò, R.; Liang, K.; Bradshaw, D.; Falcaro, P. Acc. Chem. Res. 2017, 50, 1423, 10.1021/acs.accounts.7b00090
38. Hubbell, W. L.; López, C. J.; Altenbach, C.; Yang, Z. Curr. Opin. Struct. Biol. 2013, 23, 725, 10.1016/j.sbi.2013.06.008
39. Fleissner, M. R.; Bridges, M. D.; Brooks, E. K.; Cascio, D.; Kálai, T.; Hideg, K.; Hubbell, W. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 16241, 10.1073/pnas.1111420108
40. Fanucci, G. E.; Cafiso, D. S. Curr. Opin. Struct. Biol. 2006, 16, 644, 10.1016/j.sbi.2006.08.008
41. Pan, Y.; Neupane, S.; Farmakes, J.; Bridges, M.; Froberg, J.; Rao, J.; Qian, S. Y.; Liu, G.; Choi, Y.; Yang, Z. Nanoscale 2017, 9, 3512, 10.1039/C7NR00276A
42. Neupane, S.; Pan, Y.; Li, H.; Patnode, K.; Farmakes, J.; Liu, G.; Yang, Z. ACS Appl. Nano Mater. 2018, 1, 4053, 10.1021/acsanm.8b00839
43. Huang, Y.-W.; Lai, Y.-C.; Tsai, C.-J.; Chiang, Y.-W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 14145-14150, 10.1073/pnas.1102395108
44. Fleissner, M. R.; Brustad, E. M.; Kálai, T.; Altenbach, C.; Cascio, D.; Peters, F. B.; Hideg, K.; Peuker, S.; Schultz, P. G.; Hubbell, W. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2009, 106, 21637-21642, 10.1073/pnas.0912009106
45. Kuroki, R.; Weaver, L. H.; Matthews, B. W. Nat. Struct. Mol. Biol. 1995, 2, 1007, 10.1038/nsb1195-1007
46. Mushegian, A. R.; Fullner, K. J.; Koonin, E. V.; Nester, E. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1996, 93, 7321, 10.1073/pnas.93.14.7321
47. Choi, S.-J.; Choi, C.; Kim, S.-J.; Cho, H.-J.; Hakim, M.; Jeon, S.; Kim, I.-D. Sci. Rep. 2015, 5, 8067, 10.1038/srep08067
48. Yang, Z.; Liu, Y.; Borbat, P.; Zweier, J. L.; Freed, J. H.; Hubbell, W. L. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9950, 10.1021/ja303791p
49. Budil, D. E.; Lee, S.; Saxena, S.; Freed, J. H. J. Magn. Reson., Ser. A 1996, 120, 155, 10.1006/jmra.1996.0113
50. Bridges, M.; Hideg, K.; Hubbell, W. Appl. Magn. Reson. 2010, 37, 363-390, 10.1007/s00723-009-0079-2