具有“无限”荧光标记池的STED纳米技术
利用荧光团瞬时结合到目标上的想法源自于一种被称为PAINT(纳米形貌成像的点积累)的单分子超分辨率方法(Sharonov和Hochstrasser, 2006)。[3].涂料的一个关键优势是光漂白的独立性:荧光团反复和瞬时结合其靶,而在成像缓冲液中否则可自由扩散。
根据这一概念,作者考虑了PAINT通常使用的可交换标签,也考虑了其他成像方式,如共聚焦显微镜和stnanoscopy。这些荧光团标记的前提是目标结构的快速交换动力学和高密度标记。不同于单分子PAINT成像,这需要更高的浓度,以及合适的结合亲合力(~µM)和离结合动力学(~ 10-100 s)-1).作者评估了五种标签的性能,包括两种膜染色(Nile Red, FM4-64),两种荧光DNA染色(JF646-Hoechst, sirr - hoechst),以及肌动蛋白标记肽Lifeact-AF594。他们测定了荧光团在目标结构和自由池之间交换的能力,荧光信号随时间的变化以及结果st图像质量。重要的是,一些荧光团是细胞渗透性的(如Nile Red和SiR-Hoechst),因此适合于活细胞实验。研究的所有染料都兼容相同的耗竭波长(775 nm),并允许简化的两种颜色st成像:尼罗红,FM4-64和LifeaCt-Alexa 594可以容易地与其中一种DNA染料(JF646-HOECHST或SIR-DNA)。
结果表明,可交换荧光团使标记密度允许高质量st与低背景成像。使用2D和3D中的固定电池成像的最佳成像条件允许的恒定交换(图1)。特定的好处是st大容量(如整个细胞)的成像:除永久性标签外,可交换的荧光团标签不显示平面外光漂白。Lifeact-AF594与JF646-Hoechst结合在真核细胞中显示了其优势st对于多色:标记的肌动蛋白的LifeAct肽,而JF646-Hoechst在纳米级靶向DNA特征(图2)。这st这种方法在多色3D中也取得了成功st在哺乳动物和细菌细胞中成像。因此,图像全细胞,双色3Dst沿轴向随时间呈恒定荧光信号。在这两种情况下,动态荧光团交换绕过了光漂白问题,可能会降低信噪比。
总之,结合了st可交换荧光团为全细胞、多色和活细胞提供高标记密度st成像。可交换标签不仅有利于3D和活细胞测量,还允许优化st成像没有失去信号与永久标签。这个概念可以扩展到其他标签,并为st在相关成像方法中。
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参考
- 格林,J. B., A. K. Muthusamy, Y. Liang, T. A. Brown, W. C. Lemon, R. Patel, R. Lu, J. J. Macklin, P. J. Keller, N. Ji和L. D. Lavis(2017)。“一种用于活细胞和活体成像的微调荧光团的通用方法。”Nat方法14(10): 987 - 994。
- sphn, C., J. B. Grimm, L. D. Lavis, M. Lampe and M. Heilemann(2019)。使用可交换荧光团的全细胞、3D和多色STED成像。Nano Lett. 19 (1), pp 500-505。
- Sharonov,A.和R. M. Hochstrasser(2006)。“通过累积倾斜探针的累积束缚宽开场的下纤维成像。”Proc Natl Acad Sci U S a103.(50): 18911 - 18916。