等離子體膜是一個(gè)復(fù)雜的、有組織的和高度異質(zhì)結(jié)構(gòu),分類討論細(xì)胞過(guò)程。解讀涉及膜蛋白的生物過(guò)程,有必要分析其時(shí)空動(dòng)態(tài)。然而,很難直接評(píng)估動(dòng)力學(xué)和生物分子的相互作用在活細(xì)胞使用傳統(tǒng)生化方法。單粒子跟蹤(SPT)方法單一粒子與熒光探針共軛成像和跟蹤提供了一個(gè)理想的方法來(lái)獲取有價(jià)值的和互補(bǔ)信息動(dòng)態(tài)的細(xì)胞內(nèi)的過(guò)程。SPT可以用來(lái)定量監(jiān)測(cè)活細(xì)胞單個(gè)粒子的不同動(dòng)作。SPT還提供super-spatiotemporal決議,允許早期或快速反應(yīng)信息獲得更好的理解相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程的分子基礎(chǔ)。更重要的是,SPT可用來(lái)檢測(cè)單個(gè)生物分子在體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)路徑和原位,因此揭幕的動(dòng)態(tài)行為支持在活細(xì)胞發(fā)育過(guò)程的生物分子。在本文中,我們概述SPT方法,從圖像采集到單一粒子的檢測(cè),以及跟蹤和數(shù)據(jù)分析。我們還討論最近的SPT方法在植物生物學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,揭示了復(fù)雜的膜蛋白生物功能。

介紹

生物膜是高度動(dòng)態(tài)的結(jié)構(gòu),涉及非常復(fù)雜的細(xì)胞過(guò)程。膜蛋白販賣報(bào)道作為一種重要的機(jī)制細(xì)胞膜組織(第五星et al .,2009

)。了解膜蛋白交易的基本原則,它是必要的檢查和分析蛋白質(zhì)分子在質(zhì)膜的動(dòng)力學(xué)在時(shí)間和空間(Dehmelt Bastiaens,2010

)。熒光成像技術(shù)的出現(xiàn)提供了理解生物分子動(dòng)力學(xué)在活細(xì)胞的手段。與熒光顯微鏡的進(jìn)步特別是,結(jié)合熒光蛋白標(biāo)記技術(shù),空間和時(shí)間精度的活細(xì)胞成像技術(shù)已經(jīng)大大改善(Shaw Ehrhardt,2013

)。單粒子顯微技術(shù)是新工具對(duì)單個(gè)生物分子的檢測(cè)和處理,使分子特征和動(dòng)力學(xué)研究在納米級(jí)別(王et al .,2018

)。

各種單粒子顯微技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái),如熒光相關(guān)光譜(FCS)、單分子熒光光漂白后復(fù)蘇(smFRAP)和單粒子跟蹤(SPT)(Garcia-Saez Schwille,2008

舒勒和伊頓,2008

)。收緊和FCS方法提供的優(yōu)勢(shì)收集大量的數(shù)據(jù),并允許即時(shí)數(shù)據(jù)分析(第五星et al .,2009

胭脂et al .,2012

)。SPT技術(shù)讓研究人員用數(shù)量來(lái)表示某些粒子的擴(kuò)散性能和運(yùn)動(dòng)路徑與高時(shí)間分辨率和高信噪比(Kusumi et al .,2005

)。在這里,粒子可以單一的蛋白質(zhì)分子,multisubunit蛋白質(zhì),蛋白質(zhì)或脂質(zhì)復(fù)合物;過(guò)程的動(dòng)態(tài)行為的觀察與描述單個(gè)粒子在一個(gè)延時(shí)圖像序列通常被稱為SPT(Chenouard et al .,2014

)。跟蹤粒子運(yùn)動(dòng)的興趣了解機(jī)制執(zhí)行各種各樣的生物過(guò)程,從分子機(jī)器的基本機(jī)制,蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)之間的關(guān)系(Yildiz,2009

)。SPT技術(shù)的應(yīng)用徹底改變了我們學(xué)習(xí)生物系統(tǒng)。這些技術(shù)被用來(lái)研究細(xì)胞生物學(xué)的各個(gè)方面,包括膜蛋白的動(dòng)態(tài)行為和基本的分子過(guò)程負(fù)責(zé)這種行為(郝et al .,2014

近年來(lái),SPT技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在植物細(xì)胞蛋白質(zhì)動(dòng)力學(xué)分析,讓我們了解不同的等離子體膜蛋白的功能活的植物細(xì)胞。在這次審查中,我們示意圖說(shuō)明SPT的原則分析。我們也總結(jié)了常用的方法,以及應(yīng)考慮的關(guān)鍵參數(shù)SPT和數(shù)據(jù)分析。這可能幫助研究人員獲得SPT的更詳細(xì)的視圖技術(shù)。此外,我們描述當(dāng)前的發(fā)展和SPT在植物細(xì)胞中的應(yīng)用,包括蛋白質(zhì)動(dòng)力學(xué)、化學(xué)計(jì)量學(xué)、停留時(shí)間、colocalization。我們預(yù)計(jì),本文將為讀者提供定量信息的新的世界的分子和亞細(xì)胞的過(guò)程獲得SPT和鼓勵(lì)研究人員成為