徠卡LAS X功能之共定位分析
熒光共定位分析是對細胞中兩種帶有熒光標記的蛋白、細胞器或者藥物、納米材料等之間的空間相互位置關系進行分析,以確定它們是否定位于同一區域或存在相關性,在細胞生物學、藥理學、醫學、植物學等研究領域具有廣泛的應用。
*直觀*簡單的共定位分析就是直接看不同顏色的熒光之間是否重疊,比如蛋白A標有綠色熒光,蛋白B標有紅色熒光,如果蛋白A和B共定位則綠色紅色疊加顯示為黃色(圖1)。只是這種方式無法提供準確的定量結果,已無法滿足科研工作者越來越高的要求。所以我們需要可以提供量化結果的更專業的共定位分析。
圖1. 綠色熒光標記的蛋白A(左);紅色熒光標記蛋白B(中);A和B位置重疊,熒光顯示黃色(右)
LAS X軟件作為Leica顯微成像系統的搭載平臺,不僅能夠提供**的成像質量,而且整合了眾多高級應用并具有**的后期數據處理分析功能,包括FRAP功能、FRET功能,圖像2D、3D測量與自動分析功能,當然也有共定位分析功能Colocalization analysis,且操作非常簡單,下面我們就來看看徠卡的共定位分析怎么做吧!
共定位分析步驟
1 進入Quantify
2 在Tools中選擇Colocalization
共定位分析是對兩個熒光通道之間進行分析,所以對于通道數多于兩個通道的數據,需要先確定分析哪兩個,把暫不分析的通道點灰,即可得到共定位結果及散點圖。
散點圖Cytofluorogram:兩熒光通道中熒光信號的空間分布和熒光強度的二維散點圖,如x軸為綠色信號,y軸為紅色信號,根據每個像素點中紅綠兩種熒光信號灰度值得到其在圖中的坐標,展現分子共定位和相互作用程度。
3 Statistics里面即顯示共定位分析結果:Pearson's Correlation,Overlap Coefficient,Colocalization Rate等。既可以對整張圖進行分析,也可以使用區域選擇工具圈出感興趣區域ROI進行分析。
4 Parameters 為了得到更準確的結果,可以進行相關的參數設置。
ThresholdCh 1& ThresholdCh 2:灰度值低于設定閾值的像素不納入共定位分析范圍
Background Ch 1 & Background Ch 2:灰度值低于設定閾值的像素作為背景不納入共定位分析范圍。
也可以使用區域選擇工具在散點圖中圈出共定位分析的灰度值范圍。
共定位結果的精準度與圖像的分辨率密切相關。但由于衍射極限的存在,常規共聚焦光學分辨率只有200nm左右,如果是觀察大于200nm的結構當然輕松,也很容易就能準確判斷其共定位程度,但細胞內的亞細胞器、蛋白結構等尺寸往往更小,我們如果需求更精準的結果就需要選擇與之匹配的*高分辨率成像技術:如達到120nm的高分辨率LIGHTNING技術,達到30~50nm的*高分辨率STED技術(圖2)等。隨著分辨率的提高我們可以看到的結構越來越精細,得到的共定位結果當然越來越準確。所以在進行共定位實驗時我們可以盡量選擇更高分辨率的成像方式。
圖2. 分辨率對共定位的影響,STED成像和普通共聚焦成像
此外在樣品準備和采圖時:
1) 串色會嚴重干擾到共定位結果的準確性,所以實驗時可盡量選擇串色較少的染料組合以避免串色帶來的干擾;如果選擇的染料串色,采圖時也可以優化調節檢測范圍以排除串色干擾,當然也可以使用序列掃描的方式。
2) 采圖時盡量選擇高數值孔徑的物鏡以獲取*優分辨率,同時注意采樣頻率需要滿足Nyquist采樣定理(可通過Optimize xy-Format功能來調節format實現),從而得到與*優分辨率匹配的pixel size,以避免采樣頻率不足導致的信息丟失,以及采樣頻率過高可能引起的光漂白。
3) 采圖時確保各熒光通道不過曝,盡量獲取信噪比好的圖像。優異的原始數據是后期定量分析和去卷積處理的*佳保障。
4) 采圖后可進行去卷積處理(如Huygens或者HyVolution中的deconvolution)以獲取信噪比、分辨率更好的數據,得到更準確的共定位分析結果。
5) 共定位分析有多種分析算法,如Pearson's Correlation,Overlap Coefficient,Colocalization Rate等,每種算法都有各自的特點和*佳適用情況,所以我們需要根據具體情況來選擇,或者采用結合多種算法結果來分析【1】【2】【3】。
*后,祝大家可以輕松愉快地做好共定位分析實驗啦。
參考文獻:
【1】 BOLTE, S. and F. P. CORDELIèRES (2006). "A guided tour into subcellular colocalization analysis in light microscopy." Journal of Microscopy 224(3): 213-232.
【2】 MANDERS, E. M. M., et al. (1993). "Measurement of co-localization of objects in dual-colour confocal images." Journal of Microscopy 169(3): 375-382.
【3】 Zinchuk, V., et al. (2007). "Quantitative colocalization analysis of multicolor confocal immunofluorescence microscopy images: pushing pixels to explore biological phenomena." Acta histochemica et cytochemica 40(4): 101-111.
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