“ 單粒子追蹤（single-particle tracking，SPT）是對介質內單個粒子運動的觀察。坐標時間序列，可以是二維（x , y）或三維（x , y , z），被稱為軌跡。通常使用統計方法分析軌跡，以提取有關粒子潛在動力學的信息。這些動力學可以揭示所觀察到的傳輸類型（例如，熱傳輸或活動傳輸）、粒子移動的介質以及與其他粒子的相互作用的信息。在隨機運動的情況下，可以使用軌跡分析來測量擴散系數。”

01研究結果

首先，研究者在轉基因擬南芥中表達了可用于光活化的mEOS2融合蛋白，并在使用斜向照明后進行了單蛋白追蹤。而后從眾多稀疏的mEOS2融合蛋白中構建了超分辨率圖像，在 5 分鐘的實驗記錄期間，在 ~900平方微米的細胞區域上檢測到了 >100,000 個單體熒光點。這組數據分別提供了二維空間密度圖和 mEOS2 融合蛋白與兩個質膜標記物 AtPIP2;1（質膜內在蛋白）和 LTi6a（低溫誘導蛋白）以及液泡膜標記物 AtTIP1;1（液泡膜內在蛋白）的相應軌跡。

圖1. sptPALM 成像

2、膜蛋白動態軌跡特征

這些結果指向了植物膜蛋白的對比動力學特征。運動性最低的 AtPIP2;1-mEOS2 的移動性比其哺乳動物同源物 AQP1 低7到19倍，揭示植物特有的行為；植物細胞質膜中的脂質的擴散系數與 LTi6a 的擴散系數處于同一數量級；最后，發現 AtTIP1;1-mEOS2 的平面遷移率略高于哺乳動物細胞膜蛋白，這代表了膜蛋白記錄的最快運動之一，與從桉樹細胞中純化的液泡膜中的脂質處于同一數量級。進一步研究表明肌動蛋白部分與 AtPIP2;1-mEOS2 的運動限制有關，但主要原因是細胞壁通過內部膨脹壓力與質膜緊密結合，導致膜蛋白的橫向擴散受阻。

• sptPALM 技術可在植物細胞膜蛋白中應用；
• 不同膜蛋白分子的運動特征差別較大，與同源物也有較大差別；
• AtPIP2;1的運動限制主要來源于細胞壁。

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