“ 單粒子追蹤（single-particle tracking，SPT）是對(duì)介質(zhì)內(nèi)單個(gè)粒子運(yùn)動(dòng)的觀察。坐標(biāo)時(shí)間序列，可以是二維（x , y）或三維（x , y , z），被稱為軌跡。通常使用統(tǒng)計(jì)方法分析軌跡，以提取有關(guān)粒子潛在動(dòng)力學(xué)的信息。這些動(dòng)力學(xué)可以揭示所觀察到的傳輸類型（例如，熱傳輸或活動(dòng)傳輸）、粒子移動(dòng)的介質(zhì)以及與其他粒子的相互作用的信息。在隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的情況下，可以使用軌跡分析來(lái)測(cè)量擴(kuò)散系數(shù)。”
01研究結(jié)果
首先，研究者在轉(zhuǎn)基因擬南芥中表達(dá)了可用于光活化的mEOS2融合蛋白，并在使用斜向照明后進(jìn)行了單蛋白追蹤。而后從眾多稀疏的mEOS2融合蛋白中構(gòu)建了超分辨率圖像，在 5 分鐘的實(shí)驗(yàn)記錄期間，在 ~900平方微米的細(xì)胞區(qū)域上檢測(cè)到了 >100,000 個(gè)單體熒光點(diǎn)。這組數(shù)據(jù)分別提供了二維空間密度圖和 mEOS2 融合蛋白與兩個(gè)質(zhì)膜標(biāo)記物 AtPIP2;1（質(zhì)膜內(nèi)在蛋白）和 LTi6a（低溫誘導(dǎo)蛋白）以及液泡膜標(biāo)記物 AtTIP1;1（液泡膜內(nèi)在蛋白）的相應(yīng)軌跡。
圖1. sptPALM 成像
2、膜蛋白動(dòng)態(tài)軌跡特征
這些結(jié)果指向了植物膜蛋白的對(duì)比動(dòng)力學(xué)特征。運(yùn)動(dòng)性最低的 AtPIP2;1-mEOS2 的移動(dòng)性比其哺乳動(dòng)物同源物 AQP1 低7到19倍，揭示植物特有的行為；植物細(xì)胞質(zhì)膜中的脂質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)與 LTi6a 的擴(kuò)散系數(shù)處于同一數(shù)量級(jí)；最后，發(fā)現(xiàn) AtTIP1;1-mEOS2 的平面遷移率略高于哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜蛋白，這代表了膜蛋白記錄的最快運(yùn)動(dòng)之一，與從桉樹(shù)細(xì)胞中純化的液泡膜中的脂質(zhì)處于同一數(shù)量級(jí)。進(jìn)一步研究表明肌動(dòng)蛋白部分與 AtPIP2;1-mEOS2 的運(yùn)動(dòng)限制有關(guān)，但主要原因是細(xì)胞壁通過(guò)內(nèi)部膨脹壓力與質(zhì)膜緊密結(jié)合，導(dǎo)致膜蛋白的橫向擴(kuò)散受阻。
- sptPALM 技術(shù)可在植物細(xì)胞膜蛋白中應(yīng)用；
- 不同膜蛋白分子的運(yùn)動(dòng)特征差別較大，與同源物也有較大差別；
- AtPIP2;1的運(yùn)動(dòng)限制主要來(lái)源于細(xì)胞壁。
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