pSIM イメージング – 偏光構造化照明顕微鏡による蛍光双極子の超解像イメージング。

時間2003年3月22日

抽象的な

細胞内構造におけるタンパク質の局在と配向を研究するため、彭希(Peng Xi)氏と彼の同僚は偏光構造化光顕微鏡(pSIM)を開発しました。この研究はNature Communications誌に掲載されています。

本研究は、SIM技術と市販機器の潜在的特性を深く探求することで既存のSIMシステムを「強化」し、発明者でさえ気づいていなかった既存のSIMシステム固有の偏光検出特性を掘り起こすことで、既存のシステムに一切の改造を加えることなく偏光SIMの機能を実現できるようにしました。これにより、SIMシステムを備えた多くのライフサイエンス研究室が偏光SIMを直接分析できるようになり、偏光超解像イメージング研究を大きく前進させるでしょう。

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図1 短いアクチンフィラメントの方向の画像化。a ミオシンによるファロイジン標識アクチンフィラメントの運動の動的画像化。白い枠内に短いアクチンフィラメントの軌跡を示す。b a の黄色の枠で囲んだ領域の拡大図。アクチンフィラメントの双極子の向きは、運動に伴って変化する。c b の断片化されたアクチンのタイムラプスによる向きと位置。d 海馬ニューロンのアクチンフィラメントの 2D-pSIM 画像化。樹状突起内の連続した長いアクチンフィラメントと軸索内の個別のアクチンリング構造の領域を明確に区別できる。e 軸索内のアクチンリング構造の別の図。f、g d の枠で囲んだ領域の拡大図。PM と pSIM 画像化の結果を比較している。 h 図eに示す線の強度プロファイル。フーリエ変換(i)は184 nmの周期性を示しており、これは以前に報告された結果と一致する。j, k アクチンリング構造は、ニューロンの膜関連周期骨格(MPS)にとって重要である。従来のモデルでは、アデュシンで覆われたアクチンフィラメントが端から端まで配列していると想定されていた。しかし、pSIMは短いアクチンフィラメントの配向が軸索の軸と平行であることを示しており、アクチンリング構造が並んで配列していることを裏付けている。スケールバー:a 2 μm、d–g 1 μm

画像技術の分析

QSIM超解像撮像光学系は、典型的な低照度撮像システムである。TUCSENディヤナ 400BSIこのカメラはピーク量子効率95%、読み出しノイズ1.2e-と極めて低く、低照度環境下でも高S/N比の撮像画像を得ることができます。6.5μmのピクセルは60倍の高倍率対物レンズに適しており、レンズの解像度の利点を最大限に引き出し、鮮明なディテールを備えた高解像度画像を得ることができます。

参考資料

Zhanghao K, Chen X, Liu W, Li M, Liu Y, Wang Y, Luo S, Wang X, Shan C, Xie H, Gao J, Chen X, Jin D, Li X, Zhang Y, Dai Q, Xi P. 偏光構造化照明顕微鏡による蛍光双極子の超解像イメージング. Nat Commun. 2019年10月16日;10(1):4694. doi: 10.1038/s41467-019-12681-w. PMID: 31619676; PMCID: PMC6795901.

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