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Nat Protoc:北京林业大学林金星研究组与中科院植物所邓馨研究组联合发表单分子成像研究进展

摘要 : 11月19日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Protocols》在线发表北京林业大学林金星教授与中国科学院植物所邓馨教授联合发表的一篇研究论文,研究发表了单分子成像及单颗粒追踪算法的研究进展。

 11月19日,国际学术权威刊物自然出版集团旗下子刊《Nature Protocols》在线发表北京林业大学林金星教授与中国科学院植物所邓馨教授联合发表的一篇研究论文,研究发表了单分子成像及单颗粒追踪算法的研究进展。邓馨研究组王晓华助理研究员为第一作者(另有一位并列第一作者),通讯作者为北京林业大学林金星教授。

显微成像技术是现代细胞生物学研究中一个必不可少的工具。然而,包括共聚焦显微镜在内的传统光学显微镜都受到阿贝光学衍射极限的限制,分辨率只能达到200 nm以上,远远不能满足生物学研究的需求。近年来,随着各种新型荧光探针和成像理论的出现,单分子检测技术(single molecule detection, SMD)打破了光学衍射极限,将分辨率推进到几十纳米的水平,使亚细胞量级的生物学研究成为现实。

邓馨研究组与合作者针对多假设追踪(MHT)算法在多目标关联跟踪过程中计算量大的问题,提出了一种改进算法。研究人员通过修改假设生成、假设删除、新目标初始化、交叉目标关联,并结合植物细胞荧光成像特点,简化了运算过程、提高了运算速度,用MATLAB实现了算法,在实践中取得了良好的应用效果。

该项研究通过搭建适合植物细胞膜蛋白动态分析的单分子检测平台,克服了细胞壁对蛋白动态分析的干扰,建立了全内反射荧光显微术(total internal reflection fluorescence microscopy, TIRFM),实现了对单个膜蛋白运动参数的精准分析,分析的精度达到纳米和毫秒级。该方法为进一步揭示植物细胞膜蛋白的不同聚合方式和侧向运动、从而实现自我活性调节的机制奠定了基础。

对植物细胞中单个膜蛋白GFP-PIP2;1和GFP-AMT1;3的单分子自动追踪和分析

原文链接:

Single-molecule fluorescence imaging to quantify membrane protein dynamics and oligomerization in living plant cells

原文摘要:

Measuring the mobility and interactions of proteins is key to understanding cellular signaling mechanisms; however, quantitative analysis of protein dynamics in living plant cells remains a major challenge. Here we describe an automated, single-molecule protocol based on total internal reflection fluorescence microscopy (TIRFM) imaging that allows protein tracking and subunit counting in living plant cells. This protocol uses TIRFM to image transgenic plant tissues expressing fluorescently tagged proteins that are localized to the plasma membrane. Next, a tracking algorithm quantifies dynamic changes in fluorescent protein motion types, temporary particle displacement and protein photobleaching steps. This protocol allows researchers to study the kinetic characteristics of heterogeneously distributed proteins. The approach has potential applications for studies of protein dynamics and subunit stoichiometry for a wide variety of plasma membrane and intracellular proteins in living plant cells and other biological specimens visualized by TIRFM or other fluorescence imaging techniques. The whole protocol can be completed in 5–6 h.

来源: Nature Protocols 浏览次数:0

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