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Single-particle tracking photoactivated localization microscopy of membrane proteins in living plant tissues

Authors :
Alexandre Martinière
Yvon Jaillais
Matthieu Pierre Platre
Marcelo Nollmann
Claire Burny
Vincent Bayle
Jean-Bernard Fiche
Reproduction et développement des plantes (RDP)
École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Centre de Biochimie Structurale [Montpellier] (CBS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)
Institut für Populationsgenetik [Vienna]
Veterinärmedizinische Universität Wien
Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes (BPMP)
Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)
Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
ANR-18-CE13-0025,caLIPSO,Mécanismes du pattern lipidique du réseau trans-Golgien (trans-Golgi Network) et rôles dans le tri des protéines, la polarité cellulaire et le développement des plantes(2018)
ANR-19-CE20-0008,CellOsmo,Nanodomain membranaire: un role dans la signalisation osmotique(2019)
Source :
Nature Protocols, Nature Protocols, Nature Publishing Group, 2021, 16 (3), pp.1600-1628. ⟨10.1038/s41596-020-00471-4⟩, Nature Protocols, 2021, 16 (3), pp.1600-1628. ⟨10.1038/s41596-020-00471-4⟩
Publication Year :
2021
Publisher :
Springer Science and Business Media LLC, 2021.

Abstract

Super-resolution microscopy techniques have pushed the limit of optical imaging to unprecedented spatial resolutions. However, one of the frontiers in nanoscopy is its application to intact living organisms. Here we describe the implementation and application of super-resolution single-particle tracking photoactivated localization microscopy (sptPALM) to probe single-molecule dynamics of membrane proteins in live roots of the model plant Arabidopsis thaliana. We first discuss the advantages and limitations of sptPALM for studying the diffusion properties of membrane proteins and compare this to fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) and fluorescence correlation spectroscopy (FCS). We describe the technical details for handling and imaging the samples for sptPALM, with a particular emphasis on the specificity of imaging plant cells, such as their thick cell walls or high degree of autofluorescence. We then provide a practical guide from data collection to image analyses. In particular, we introduce our sptPALM_viewer software and describe how to install and use it for analyzing sptPALM experiments. Finally, we report an R statistical analysis pipeline to analyze and compare sptPALM experiments. Altogether, this protocol should enable plant researchers to perform sptPALM using a benchmarked reproducible protocol. Routinely, the procedure takes 3–4 h of imaging followed by 3–4 d of image processing and data analysis. This protocol describes how to perform single-particle tracking photoactivated localization microscopy (sptPALM) of membrane proteins in living plant tissues. The procedure covers all stages, from sample preparation to data analysis.

Details

ISSN :
17502799 and 17542189
Volume :
16
Database :
OpenAIRE
Journal :
Nature Protocols
Accession number :
edsair.doi.dedup.....607193d9da2681aa5a7449ec8a518ca9