“ 单粒子追踪（single-particle tracking，SPT）是对介质内单个粒子运动的观察。坐标时间序列，可以是二维（x , y）或三维（x , y , z），被称为轨迹。通常使用统计方法分析轨迹，以提取有关粒子潜在动力学的信息。这些动力学可以揭示所观察到的传输类型（例如，热传输或活动传输）、粒子移动的介质以及与其他粒子的相互作用的信息。在随机运动的情况下，可以使用轨迹分析来测量扩散系数。”

01研究结果

首先，研究者在转基因拟南芥中表达了可用于光活化的mEOS2融合蛋白，并在使用斜向照明后进行了单蛋白追踪。而后从众多稀疏的mEOS2融合蛋白中构建了超分辨率图像，在 5 分钟的实验记录期间，在 ~900平方微米的细胞区域上检测到了 >100,000 个单体荧光点。这组数据分别提供了二维空间密度图和 mEOS2 融合蛋白与两个质膜标记物 AtPIP2;1（质膜内在蛋白）和 LTi6a（低温诱导蛋白）以及液泡膜标记物 AtTIP1;1（液泡膜内在蛋白）的相应轨迹。

图1. sptPALM 成像

2、膜蛋白动态轨迹特征

这些结果指向了植物膜蛋白的对比动力学特征。运动性最低的 AtPIP2;1-mEOS2 的移动性比其哺乳动物同源物 AQP1 低7到19倍，揭示植物特有的行为；植物细胞质膜中的脂质的扩散系数与 LTi6a 的扩散系数处于同一数量级；最后，发现 AtTIP1;1-mEOS2 的平面迁移率略高于哺乳动物细胞膜蛋白，这代表了膜蛋白记录的最快运动之一，与从桉树细胞中纯化的液泡膜中的脂质处于同一数量级。进一步研究表明肌动蛋白部分与 AtPIP2;1-mEOS2 的运动限制有关，但主要原因是细胞壁通过内部膨胀压力与质膜紧密结合，导致膜蛋白的横向扩散受阻。

• sptPALM 技术可在植物细胞膜蛋白中应用；
• 不同膜蛋白分子的运动特征差别较大，与同源物也有较大差别；
• AtPIP2;1的运动限制主要来源于细胞壁。

参考文献：

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