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单粒子跟踪量化的膜蛋白动力学在活着的植物细胞

2018-11-12 17:46:18 • 来源：Celpress

等离子体膜是一个复杂的、有组织的和高度异质结构,分类讨论细胞过程。解读涉及膜蛋白的生物过程,有必要分析其时空动态。然而,很难直接评估动力学和生物分子的相互作用在活细胞使用传统生化方法。单粒子跟踪(SPT)方法单一粒子与荧光探针共轭成像和跟踪提供了一个理想的方法来获取有价值的和互补信息动态的细胞内的过程。SPT可以用来定量监测活细胞单个粒子的不同动作。SPT还提供super-spatiotemporal决议,允许早期或快速反应信息获得更好的理解相关的信号转导过程的分子基础。更重要的是,SPT可用来检测单个生物分子在体内的运动路径和原位,因此揭幕的动态行为支持在活细胞发育过程的生物分子。在本文中,我们概述SPT方法,从图像采集到单一粒子的检测,以及跟踪和数据分析。我们还讨论最近的SPT方法在植物生物学领域中的应用,揭示了复杂的膜蛋白生物功能。

介绍

生物膜是高度动态的结构,涉及非常复杂的细胞过程。膜蛋白贩卖报道作为一种重要的机制细胞膜组织(第五星et al .,2009

)。了解膜蛋白交易的基本原则,它是必要的检查和分析蛋白质分子在质膜的动力学在时间和空间(Dehmelt Bastiaens,2010

)。荧光成像技术的出现提供了理解生物分子动力学在活细胞的手段。与荧光显微镜的进步特别是,结合荧光蛋白标记技术,空间和时间精度的活细胞成像技术已经大大改善(Shaw Ehrhardt,2013

)。单粒子显微技术是新工具对单个生物分子的检测和处理,使分子特征和动力学研究在纳米级别(王et al .,2018

)。

各种单粒子显微技术已经开发出来,如荧光相关光谱(FCS)、单分子荧光光漂白后复苏(smFRAP)和单粒子跟踪(SPT)(Garcia-Saez Schwille,2008

舒勒和伊顿,2008

)。收紧和FCS方法提供的优势收集大量的数据,并允许即时数据分析(第五星et al .,2009

胭脂et al .,2012

)。SPT技术让研究人员用数量来表示某些粒子的扩散性能和运动路径与高时间分辨率和高信噪比(Kusumi et al .,2005

)。在这里,粒子可以单一的蛋白质分子,multisubunit蛋白质,蛋白质或脂质复合物;过程的动态行为的观察与描述单个粒子在一个延时图像序列通常被称为SPT(Chenouard et al .,2014

)。跟踪粒子运动的兴趣了解机制执行各种各样的生物过程,从分子机器的基本机制,蛋白质-蛋白质之间的关系(Yildiz,2009

)。SPT技术的应用彻底改变了我们学习生物系统。这些技术被用来研究细胞生物学的各个方面,包括膜蛋白的动态行为和基本的分子过程负责这种行为(郝et al .,2014

近年来,SPT技术已经广泛应用在植物细胞蛋白质动力学分析,让我们了解不同的等离子体膜蛋白的功能活的植物细胞。在这次审查中,我们示意图说明SPT的原则分析。我们也总结了常用的方法,以及应考虑的关键参数SPT和数据分析。这可能帮助研究人员获得SPT的更详细的视图技术。此外,我们描述当前的发展和SPT在植物细胞中的应用,包括蛋白质动力学、化学计量学、停留时间、colocalization。我们预计,本文将为读者提供定量信息的新的世界的分子和亚细胞的过程获得SPT和鼓励研究人员成为

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