एकल-कण ट्रैकिंग

From alpha
Jump to navigation Jump to search
एकल-कण ट्रैकिंग का सिद्धांत: आयतें समय t = 0, 1, 2, ... पर एक छवि अधिग्रहण से फ्रेम का प्रतिनिधित्व करती हैं। पंक्तियां

एकल-कण ट्रैकिंग (एसपीटी) एक माध्यम के भीतर व्यक्तिगत कणों की गति का अवलोकन है। निर्देशांक समय श्रृंखला, जो या तो दो आयामों (x, y) या तीन आयामों (x, y, z) में हो सकती है, जिसे प्रक्षेपवक्र के रूप में जाना जाता है। कण की अंतर्निहित गतिशीलता के बारे में जानकारी निकालने के लिए प्रक्षेपवक्र का प्रायः पर सांख्यिकीय तरीकों का उपयोग करके विश्लेषण किया जाता है।[1][2][3] ये गतिशीलता देखे जा रहे परिवहन के प्रकार (उदाहरण के लिए, थर्मल या सक्रिय), वह माध्यम जहां कण घूम रहा है, और अन्य कणों के साथ बातचीत के बारे में जानकारी प्रकट कर सकता है। यादृच्छिक गति के मामले में, प्रक्षेपवक्र विश्लेषण का उपयोग प्रसार गुणांक को मापने के लिए किया जा सकता है।

अनुप्रयोग

जीवन विज्ञान में, एकल-कण ट्रैकिंग का उपयोग मोटे तौर पर जीवित कोशिकाओं (बैक्टीरिया, खमीर, स्तनधारी कोशिकाओं और जीवित ड्रोसोफिला भ्रूण) में अणुओं/प्रोटीन की गतिशीलता को मापने के लिए किया जाता है।[4][5][6][7][8] जीवित कोशिकाओं में प्रतिलेखन कारक गतिशीलता का अध्ययन करने के लिए इसका बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है।[9][10][11] जीवित कोशिकाओं में प्रोटीन के लक्ष्य-खोज तंत्र को समझने के लिए पिछले दशक में इस पद्धति का बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है। यह मौलिक जैविक प्रश्नों को संबोधित करता है जैसे कि रुचि का प्रोटीन जटिल सेलुलर वातावरण में अपना लक्ष्य कैसे पाता है? बाइंडिंग के लिए अपना लक्ष्य स्थल ढूंढने में कितना समय लगता है? डीएनए से जुड़ने वाले प्रोटीन का निवास समय क्या है?[5] हाल ही में, एसपीटी का उपयोग विवो में प्रोटीन अनुवाद और प्रसंस्करण के कैनेटीक्स का अध्ययन करने के लिए किया गया है। उन अणुओं के लिए जो राइबोसोम जैसी बड़ी संरचनाओं को बांधते हैं, एसपीटी का उपयोग बाध्यकारी गतिशीलता के बारे में जानकारी निकालने के लिए किया जा सकता है। जैसे ही राइबोसोम बाइंडिंग से छोटे अणु का प्रभावी आकार बढ़ता है, बाइंडिंग पर प्रसार दर कम हो जाती है। प्रसार व्यवहार में इन परिवर्तनों की निगरानी करके, बाध्यकारी घटनाओं का प्रत्यक्ष माप प्राप्त किया जाता है।[12][13] इसके अलावा, माध्यम के यांत्रिक गुणों का आकलन करने के लिए बहिर्जात कणों को जांच के रूप में नियोजित किया जाता है, एक तकनीक जिसे निष्क्रिय सूक्ष्मजीव के रूप में जाना जाता है।[14] इस तकनीक को झिल्लियों के भीतर लिपिड और प्रोटीन की गति की जांच करने के लिए लागू किया गया है,[15][16] नाभिक में अणु[8] और साइटोप्लाज्म,[17] ऑर्गेनेल और उसमें अणु,[18] लिपिड ग्रैन्यूल,[19][20][21] पुटिकाएं, और कोशिकाद्रव्य या केन्द्रक में प्रविष्ट कण। इसके अतिरिक्त, पुनर्गठित लिपिड बाइलेयर्स,[22] 3डी और 2डी (उदाहरण के लिए, एक झिल्ली)[23] या 1डी (उदाहरण के लिए, एक डीएनए पॉलिमर) चरणों और सिंथेटिक के बीच रुक-रुक कर होने वाले प्रसार के अध्ययन में एकल-कण ट्रैकिंग का बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है। उलझे हुए एक्टिन नेटवर्क।[24][25]

तरीके

एकल कण ट्रैकिंग में उपयोग किए जाने वाले सबसे सामान्य प्रकार के कण या तो स्कैटरर्स पर आधारित होते हैं, जैसे कि पॉलीस्टाइन मोती या सोने के नैनोकण जिन्हें उज्ज्वल क्षेत्र रोशनी, या फ्लोरोसेंट कणों का उपयोग करके ट्रैक किया जा सकता है। फ्लोरोसेंट टैग के लिए, अपने स्वयं के फायदे और नुकसान के साथ कई अलग-अलग विकल्प हैं, जिनमें क्वांटम डॉट्स, फ्लोरोसेंट प्रोटीन, कार्बनिक फ्लोरोफोरस और साइनाइन डाई सम्मिलित हैं।

मौलिक स्तर पर, एक बार छवियां प्राप्त हो जाने के बाद, एकल-कण ट्रैकिंग दो-चरणीय प्रक्रिया है। सबसे पहले, कणों का पता लगाया जाता है और फिर अलग-अलग प्रक्षेप पथ प्राप्त करने के लिए स्थानीयकृत विभिन्न कणों को जोड़ा जाता है।

2डी में कण ट्रैकिंग करने के अलावा, 3डी कण ट्रैकिंग के लिए कई इमेजिंग तौर-तरीके हैं, जिनमें मल्टीफोकल प्लेन माइक्रोस्कोपी,[26] डबल हेलिक्स पॉइंट स्प्रेड फंक्शन माइक्रोस्कोपी,[27] और एक बेलनाकार लेंस या अनुकूली प्रकाशिकी के माध्यम से दृष्टिवैषम्य का परिचय सम्मिलित है।

ब्राउनियन प्रसार

Main article: Brownian motion

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Metzler, Ralf; Jeon, Jae-Hyung; Cherstvy, Andrey G.; Barkai, Eli (2014). "Anomalous diffusion models and their properties: non-stationarity, non-ergodicity, and ageing at the centenary of single particle tracking". Phys. Chem. Chem. Phys. 16 (44): 24128–24164. Bibcode:2014PCCP...1624128M. doi:10.1039/c4cp03465a. ISSN 1463-9076. PMID 25297814.
  2. ↑ Manzo, Carlo; Garcia-Parajo, Maria F (2015-10-29). "A review of progress in single particle tracking: from methods to biophysical insights". Reports on Progress in Physics. 78 (12): 124601. Bibcode:2015RPPh...78l4601M. doi:10.1088/0034-4885/78/12/124601. ISSN 0034-4885. PMID 26511974. S2CID 25691993.
  3. ↑ Anthony, Stephen; Zhang, Liangfang; Granick, Steve (2006). "एकल-अणु ट्रैजेक्टोरियों को ट्रैक करने के तरीके". Langmuir. 22 (12): 5266–5272. doi:10.1021/la060244i. ISSN 0743-7463. PMID 16732651.
  4. ↑ Höfling, Felix; Franosch, Thomas (2013-03-12). "जैविक कोशिकाओं की भीड़ भरी दुनिया में विषम परिवहन". Reports on Progress in Physics. 76 (4): 046602. arXiv:1301.6990. Bibcode:2013RPPh...76d6602H. doi:10.1088/0034-4885/76/4/046602. ISSN 0034-4885. PMID 23481518. S2CID 40921598.
  5. ↑ 5.0 5.1 Podh, Nitesh Kumar; Paliwal, Sheetal; Dey, Partha; Das, Ayan; Morjaria, Shruti; Mehta, Gunjan (5 November 2021). "In-vivo Single-Molecule Imaging in Yeast: Applications and Challenges". Journal of Molecular Biology. 433 (22): 167250. doi:10.1016/j.jmb.2021.167250. PMID 34537238. S2CID 237573437.
  6. ↑ Barkai, Eli; Garini, Yuval; Metzler, Ralf (2012). "जीवित कोशिकाओं में एकल अणुओं की अजीब कैनेटीक्स". Physics Today. 65 (8): 29–35. Bibcode:2012PhT....65h..29B. doi:10.1063/pt.3.1677. ISSN 0031-9228.
  7. ↑ Mir, Mustafa; Reimer, Armando; Stadler, Michael; Tangara, Astou; Hansen, Anders S.; Hockemeyer, Dirk; Eisen, Michael B.; Garcia, Hernan; Darzacq, Xavier (2018), Lyubchenko, Yuri L. (ed.), "Single Molecule Imaging in Live Embryos Using Lattice Light-Sheet Microscopy", Nanoscale Imaging: Methods and Protocols, Methods in Molecular Biology, New York: Springer, vol. 1814, pp. 541–559, doi:10.1007/978-1-4939-8591-3_32, ISBN 978-1-4939-8591-3, PMC 6225527, PMID 29956254
  8. ↑ 8.0 8.1 Ball, David A.; Mehta, Gunjan D.; Salomon-Kent, Ronit; Mazza, Davide; Morisaki, Tatsuya; Mueller, Florian; McNally, James G.; Karpova, Tatiana S. (December 2016). "Saccharomyces cerevisiae में Ace1p का एकल अणु ट्रैकिंग क्रोमैटिन के साथ प्रतिलेखन कारकों के गैर-विशिष्ट इंटरैक्शन के लिए एक विशिष्ट निवास समय को परिभाषित करता है।". Nucleic Acids Research. 44 (21): e160. doi:10.1093/nar/gkw744. ISSN 0305-1048. PMC 5137432. PMID 27566148.
  9. ↑ Mehta, Gunjan D.; Ball, David A.; Eriksson, Peter R.; Chereji, Razvan V.; Clark, David J.; McNally, James G.; Karpova, Tatiana S. (2018-12-06). "एकल-अणु विश्लेषण से RSC क्रोमेटिन रीमॉडेलिंग और Ace1p ट्रांसक्रिप्शन फैक्टर बाइंडिंग के खमीर में जुड़े चक्रों का पता चलता है". Molecular Cell. 72 (5): 875–887.e9. doi:10.1016/j.molcel.2018.09.009. ISSN 1097-2765. PMC 6289719. PMID 30318444.
  10. ↑ Morisaki, Tatsuya; Müller, Waltraud G.; Golob, Nicole; Mazza, Davide; McNally, James G. (2014-07-18). "लाइव कोशिकाओं में ट्रांसक्रिप्शन साइटों पर ट्रांसक्रिप्शन फ़ैक्टर बाइंडिंग का एकल-अणु विश्लेषण". Nature Communications. 5 (1): 4456. Bibcode:2014NatCo...5.4456M. doi:10.1038/ncomms5456. ISSN 2041-1723. PMC 4144071. PMID 25034201.
  11. ↑ Presman, Diego M.; Ball, David A.; Paakinaho, Ville; Grimm, Jonathan B.; Lavis, Luke D.; Karpova, Tatiana S.; Hager, Gordon L. (2017-07-01). "जीवित कोशिकाओं में एकल-अणु स्तर पर ट्रांसक्रिप्शन फ़ैक्टर बाइंडिंग डायनेमिक्स की मात्रा निर्धारित करना". Methods. The 4D Nucleome. 123: 76–88. doi:10.1016/j.ymeth.2017.03.014. hdl:11336/64420. ISSN 1046-2023. PMC 5522764. PMID 28315485.
  12. ↑ Volkov, Ivan L.; Lindén, Martin; Aguirre Rivera, Javier; Ieong, Ka-Weng; Metelev, Mikhail; Elf, Johan; Johansson, Magnus (June 2018). "जीवित कोशिकाओं में प्रोटीन संश्लेषण कैनेटीक्स के प्रत्यक्ष मापन के लिए tRNA ट्रैकिंग". Nature Chemical Biology. 14 (6): 618–626. doi:10.1038/s41589-018-0063-y. ISSN 1552-4469. PMC 6124642. PMID 29769736.
  13. ↑ Metelev, Mikhail; Volkov, Ivan L.; Lundin, Erik; Gynnå, Arvid H.; Elf, Johan; Johansson, Magnus (2020-10-12). "जीवित कोशिकाओं में एमआरएनए अनुवाद कैनेटीक्स का प्रत्यक्ष माप". Nature Communications. 13 (1): 1852. bioRxiv 10.1101/2020.10.12.335505. doi:10.1038/s41467-022-29515-x. PMC 8986856. PMID 35388013. S2CID 222803093.
  14. ↑ Wirtz, Denis (2009). "Particle-Tracking Microrheology of Living Cells: Principles and Applications". Annual Review of Biophysics. 38 (1): 301–326. CiteSeerX 10.1.1.295.9645. doi:10.1146/annurev.biophys.050708.133724. ISSN 1936-122X. PMID 19416071.
  15. ↑ Saxton, Michael J.; Jacobson, Ken (1997). "Single-Particle Tracking: Applications to Membrane Dynamics". Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. 26: 373–399. doi:10.1146/annurev.biophys.26.1.373. PMID 9241424.
  16. ↑ Krapf, Diego (2015), "Mechanisms Underlying Anomalous Diffusion in the Plasma Membrane", Lipid Domains, Current Topics in Membranes, vol. 75, Elsevier, pp. 167–207, doi:10.1016/bs.ctm.2015.03.002, ISBN 9780128032954, PMID 26015283, S2CID 34712482, retrieved 2018-08-20
  17. ↑ Golding, Ido (2006). "बैक्टीरियल साइटोप्लाज्म की भौतिक प्रकृति". Physical Review Letters. 96 (9): 098102. Bibcode:2006PhRvL..96i8102G. doi:10.1103/PhysRevLett.96.098102. PMID 16606319.
  18. ↑ Nixon-Abell, Jonathon; Obara, Christopher J.; Weigel, Aubrey V.; Li, Dong; Legant, Wesley R.; Xu, C. Shan; Pasolli, H. Amalia; Harvey, Kirsten; Hess, Harald F. (2016-10-28). "बढ़ा हुआ स्पोटियोटेम्पोरल रिज़ॉल्यूशन परिधीय ईआर में अत्यधिक गतिशील घने ट्यूबलर मैट्रिसेस को प्रकट करता है". Science. 354 (6311): aaf3928. doi:10.1126/science.aaf3928. ISSN 0036-8075. PMC 6528812. PMID 27789813.
  19. ↑ Tolić-Nørrelykke, Iva Marija (2004). "जीवित खमीर कोशिकाओं में अनियमित विसरण". Physical Review Letters. 93 (7): 078102. Bibcode:2004PhRvL..93g8102T. doi:10.1103/PhysRevLett.93.078102. PMID 15324280. S2CID 2544882.
  20. ↑ Jeon, Jae-Hyung (2011). "विवो एनोमलस डिफ्यूजन और कमजोर एर्गोडिसिटी ब्रेकिंग ऑफ लिपिड ग्रैन्यूल्स में". Physical Review Letters. 106 (4): 048103. arXiv:1010.0347. Bibcode:2011PhRvL.106d8103J. doi:10.1103/PhysRevLett.106.048103. PMID 21405366. S2CID 1049771.
  21. ↑ Chen, Yu; Rees, Thomas W; Ji, Liangnian; Chao, Hui (2018). "इरिडियम (III) कॉम्प्लेक्स के साथ माइटोकॉन्ड्रियल डायनेमिक्स ट्रैकिंग". Current Opinion in Chemical Biology. 43: 51–57. doi:10.1016/j.cbpa.2017.11.006. ISSN 1367-5931. PMID 29175532.
  22. ↑ Knight, Jefferson D.; Falke, Joseph J. (2009). "Single-Molecule Fluorescence Studies of a PH Domain: New Insights into the Membrane Docking Reaction". Biophysical Journal. 96 (2): 566–582. Bibcode:2009BpJ....96..566K. doi:10.1016/j.bpj.2008.10.020. ISSN 0006-3495. PMC 2716689. PMID 19167305.
  23. ↑ Campagnola, Grace; Nepal, Kanti; Schroder, Bryce W.; Peersen, Olve B.; Krapf, Diego (2015-12-07). "Superdiffusive motion of membrane-targeting C2 domains". Scientific Reports. 5 (1): 17721. arXiv:1506.03795. Bibcode:2015NatSR...517721C. doi:10.1038/srep17721. ISSN 2045-2322. PMC 4671060. PMID 26639944.
  24. ↑ Wong, I. Y. (2004). "उलझे हुए एफ-एक्टिन नेटवर्क के विषम प्रसार जांच माइक्रोस्ट्रक्चर डायनेमिक्स". Physical Review Letters. 92 (17): 178101. Bibcode:2004PhRvL..92q8101W. doi:10.1103/PhysRevLett.92.178101. PMID 15169197. S2CID 16461939.
  25. ↑ Wang, Bo; Anthony, Stephen M.; Bae, Sung Chul; Granick, Steve (2009-09-08). "विषम अभी तक ब्राउनियन". Proceedings of the National Academy of Sciences. 106 (36): 15160–15164. Bibcode:2009PNAS..10615160W. doi:10.1073/pnas.0903554106. PMC 2776241. PMID 19666495.
  26. ↑ Ram, Sripad; Prabhat, Prashant; Chao, Jerry; Sally Ward, E.; Ober, Raimund J. (2008). "High accuracy 3D quantum dotifocal plane microscopy for the study of fast intracellular dynamics in live cells". Biophysical Journal. 95 (12): 6025–6043. Bibcode:2008BpJ....95.6025R. doi:10.1529/biophysj.108.140392. PMC 2599831. PMID 18835896.
  27. ↑ Badieirostami, M.; Lew, M. D.; Thompson, M. A.; Moerner, W. E. (2010). "दृष्टिवैषम्य और बाइप्लेन बनाम डबल-हेलिक्स पॉइंट स्प्रेड फ़ंक्शन की त्रि-आयामी स्थानीयकरण सटीकता". Applied Physics Letters. 97 (16): 161103. Bibcode:2010ApPhL..97p1103B. doi:10.1063/1.3499652. PMC 2980550. PMID 21079725.


बाहरी संबंध

Retrieved from "https://alpha.indicwiki.in/index.php?title=एकल-कण_ट्रैकिंग&oldid=237961"