कोलोकलाइज़ेशन

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प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शिकी में, कोलोकलाइज़ेशन दो(या अधिक) विभिन्न प्रतिदीप्त लेबल के बीच स्थानिक अधिव्यापन के अवलोकन को संदर्भित करते है, प्रत्येक में अलग उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य होते है, यह देखने के लिए कि क्या अलग-अलग लक्ष्य कोष्ठिका के एक ही क्षेत्र में स्थित हैं या एक दूसरे के बहुत निकट हैं। परिभाषा को दो अलग-अलग घटनाओं में विभाजित किया जा सकता है, सह-घटना, जो एक ही चित्रांश कोष्ठिका में दो(संभवतः असंबंधित) प्रतिदीप्तिधर की उपस्थिति को संदर्भित करती है, और सहसंबंध, प्रतिदीप्तिधर के बीच बहुत अधिक महत्वपूर्ण सांख्यिकीय संबंध जैविक अन्योन्यक्रिया का संकेत है।[1] जैव-अणुओं के युग्म के बीच संबंधों के प्रदर्शन के समय यह तकनीक कई कोष्ठिका जैविक और शारीरिक अध्ययनों के लिए महत्वपूर्ण है।

इतिहास

जैव-अणुओं के एक युग्म के बीच सहसंबंध प्रदर्शित करने की क्षमता एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय के एरिक मंडर्स द्वारा बहुत बढ़ा दी गई थी, जिन्होंने पियर्सन उत्पाद-क्षण सहसंबंध गुणांक प्रस्तुत किया। सूक्ष्मदर्शी के लिए पियर्सन का सहसंबंध गुणांक,[2] अन्य गुणांकों के साथ जिनमें अधिव्यापन गुणांक एम1 और एम2 सबसे लोकप्रिय और उपयोगी सिद्ध हुए हैं।[3][4] गुणांकों का उपयोग करने का उद्देश्य प्रतिरूपों के बीच अधिव्यापन की डिग्री को चिह्नित करना है, सामान्यतः एक बहुआयामी सूक्ष्मदर्शिकी प्रतिरूप में दो चैनल अलग-अलग उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य पर दर्ज किए जाते हैं। सिल्वेन कॉस्टेस द्वारा एक लोकप्रिय दृष्टिकोण प्रस्तुत किया गया था, जिन्होंने पियर्सन के सहसंबंध गुणांक का उपयोग एम 1 और एम 2 के लिए आवश्यक देहली को एक उद्देश्यपूर्ण विधि से समूहित करने के लिए एक उपकरण के रूप में किया था।[5] कॉस्टेस दृष्टिकोण यह धारणा बनाते है कि मात्र धनात्मक सहसंबंध ही रुचि के हैं, और पीसीसी का उपयोगी माप प्रदान नहीं करते है।

यद्यपि गुणांकों के उपयोग से कोलोकलाइज़ेशन का पता लगाने की विश्वसनीयता में अत्यधिक संशोधन हो सकते है, यह कारकों की संख्या पर निर्भर करते है, जिसमें यह भी सम्मिलित है कि प्रतिदीप्ति के साथ प्रतिदर्श कैसे तैयार किए गए थे और कैसे कोलोकलाइज़ेशन वाले प्रतिरूपों को प्राप्त और संसाधित किया गया था। अध्ययनों को बहुत सावधानी के साथ और सावधानीपूर्वक पार्श्व पढ़ने के बाद आयोजित किया जाना चाहिए। वर्तमान में यह क्षेत्र भ्रम से घिरा हुआ है और एक मानकीकृत दृष्टिकोण अभी तक दृढ़ता से स्थापित नहीं हुआ है।[6] इसे संशोधित करने के प्रयासों में पुन: परीक्षा और कुछ गुणांकों का पुनरीक्षण सम्मिलित है,[7][8] रव के लिए संशोधित करने के लिए एक कारक का अनुप्रयोग,[1] कोलोकलाइज़ेशन के यथार्थ मापन के लिए पुनरावृत्ति आधारित रव संशोधित सहसंबंध।[9] और आगे के प्रोटोकॉल का प्रस्ताव,[10] जिसकी बोल्ट और कॉर्डेलियर्स(2006) द्वारा गहन समीक्षा की गई थी।[6] इसके अतिरिक्त, प्रतिदीप्ति प्रतिरूपों की निश्चित मात्रा में प्रकाश संकेत से बाहर, और पॉइसन शॉट और अन्य रव को सम्मिलित करने की प्रवृत्ति के कारण, उन्हें सामान्यतः परिमाणीकरण से पहले पूर्व-प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है।[11][12] डीकनवोल्यूशन द्वारा सावधानीपूर्वक प्रतिरूप विसंवलन रव को हटा देती है और प्रतिरूपों में विपर्यास बढ़ाती है, कोलोकलाइज़ेशन विश्लेषण परिणामों की गुणवत्ता में संशोधन करती है। अब तक, कोलोकलाइज़ेशन की मात्रा निर्धारित करने के लिए सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली विधियाँ दो अलग-अलग सूक्ष्मदर्शिकी चैनलों में चित्रांश कोष्ठिका तीव्रता के सांख्यिकीय सहसंबंध की गणना करती हैं। वर्तमान अध्ययनों से पता चला है कि इससे उन लक्ष्यों के लिए भी उच्च सहसंबंध गुणांक हो सकते हैं जो विभिन्न कोष्ठिकीय कक्ष में रहने के लिए जाने जाते हैं।[13] डिजिटल वस्तु प्रत्यभिज्ञान, क्षेत्र अधिव्यापन की गणना और चित्रांश कोष्ठिका-तीव्रता सहसंबंध मान के साथ संयोजन करके कोलोकलाइज़ेशन का अधिक दृढ परिमाणीकरण प्राप्त किया जा सकता है। इसने वस्तु-संशोधित पियर्सन के सहसंबंध गुणांक की अवधारणा को जन्म दिया।[13]


उपयोग के उदाहरण

कुछ अभेद्य प्रतिदीप्त जिंक रंजक चार अलग-अलग ऊतक प्रकारों में से प्रत्येक के बीच एपोप्टोसिस और परिगलनकारी कोशिकाओं के कोशिका द्रव्य और कोशिका केंद्रक का पता लगा सकते हैं। अर्थात्: प्रमस्तिष्क प्रांतस्था , हिपोकैम्पस , अनुमस्तिष्क, और यह भी प्रदर्शित किया गया था कि जिंक वृद्धि के कोलोकलाइज़्ड संसूचन और ठीक रूप से स्वीकृत कोष्ठिका अंतक सूचक प्रोपीडियम आयोडाइड भी गुर्दे की कोशिकाओं में हुआ। प्रतिदीप्त कोलोकलाइज़ेशन के सिद्धांतों का उपयोग करना। कई प्रकार की कोशिकाओं में जिंक संचय और प्रोपीडियम आयोडाइड(एक पारंपरिक कोशिका मृत्यु सूचक) के संयोग का पता लगाने का प्रदर्शन किया गया।[14] तंत्रिका विज्ञान के क्षेत्र में कोलोकलाइज़ेशन के परिमाणीकरण के विभिन्न उदाहरण एक समीक्षा में पाए जा सकते हैं।[15] कोलोकलाइज़ेशन की मात्रा का विस्तृत प्रोटोकॉल एक पुस्तक अध्याय में पाया जा सकता है।[16]


एकल-अणु संकल्प

कोलोकलाइज़ेशन का उपयोग वास्तविक समय के एकल-अणु प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शिकी में किया जाता है ताकि प्रतिदीप्तिशील लेबल वाली आणविक प्रजातियों के बीच परस्पर क्रियाओं का पता लगाया जा सके। इस स्थिति में, एक प्रजाति(जैसे एक डीएनए अणु) सामान्यतः प्रतिबिंबन सतह पर स्थिर होती है, और अन्य प्रजातियों(जैसे डीएनए-बाध्यकारी प्रोटीन) को हल के लिए आपूर्ति की जाती है। दो प्रजातियों को वर्णक्रमीय रूप से हल(>50 एनएम) रंगों के रंगों के साथ लेबल किया जाता है, उदा. साइनाइन-3 और साइनाइन-5। फ्लोरेसेंस उत्तेजना सामान्यतः कुल आंतरिक प्रतिबिंब प्रणाली में किया जाता है जो प्रकाय हल में अणुओं के संबंध में सतह पर अणुओं के लिए संकेत से रव अनुपात को बढ़ाते है। अणुओं का वास्तविक समय में सतह पर दिखने वाले बिन्दु के रूप में पता लगाया जाता है, और उनके स्थान बिंदु-प्रसार कार्यों की समंजन द्वारा 10-20 एनएम के भीतर पाए जाते हैं। चूंकि जैव-अणुओं के विशिष्ट आकार 10 एनएम के क्रम में होते हैं, इसलिए यह यथार्थता सामान्यतः आणविक अंतःक्रियाओं को बुलाने के लिए पर्याप्त होते है [17]


परिणामों की व्याख्या

गुणात्मक और मात्रात्मक कोलोकलाइज़ेशन अध्ययन के परिणामों की ठीक व्याख्या के उद्देश्य से, कोलोकलाइज़ेशन गुणांक के मानों से बंधे पांच भाषाई चर के समूह का उपयोग करने का सुझाव दिया गया था, जैसे बहुत मंद, मंद, मध्यम, दृढ और बहुत दृढ, उनका वर्णन करने के लिए। दृष्टिकोण अस्फुटतंत्र मॉडल और कंप्यूटर अनुकरण के उपयोग पर आधारित है। जब नवीन गुणांक प्रस्तुत किए जाते हैं, तो उनके मान समूह में समंजित किए जा सकते हैं।[18]


संबंधित तकनीकें

  • फोरस्टर अनुनादी ऊर्जा स्थानांतरण(एफआरईटी) : 10 एनएम निकटता
  • प्रतिरक्षक अवक्षेपण(आईपी) कम होना/उतारना
  • यीस्ट 2 संकर- प्रोटीन अन्योन्यक्रिया प्रतिचित्रण

मानकस्तर प्रतिरूपां

प्रतिदीप्ति सूक्ष्मदर्शिकी प्रतिरूपों में कोलोकलाइज़ेशन की डिग्री को कोलोकलाइज़ेशन मानकस्तर स्रोत का उपयोग करके मान्य किया जा सकता है, जो कोलोकलाइज़ेशन के पूर्व-निर्धारित मानों के साथ डाउनलोड करने योग्य प्रतिरूप समूह का एक मुक्त संग्रह है।

सॉफ्टवेयर कार्यान्वयन

खुला स्रोत

  • फिजी मात्र प्रतिरूप जे है - बैटरी सम्मिलित है
  • जैवप्रतिरूप एक्सडी

बंद स्रोत

  • एक्सिओविज़न कोलोकलाइज़ेशन मॉड्यूल
  • कोलोकलाइजेशन अनुसंधान सॉफ्टवेयर
  • कोलोकलिज़ेर प्रो कोलोकलिज़ेर प्रो
  • निकॉन का एनआईएस-एलिमेंट्स कोलोकलाइज़ेशन मॉड्यूल
  • वैज्ञानिक मात्रा प्रतिबिंबन का ह्यूजेंस कोलोकलाइजेशन विश्लेषक
  • कोरम प्रौद्योगिकी की गति
  • मीडिया संतात्रिकी प्रतिरूप-प्रो
  • बिटप्लेन की इमरिस
  • अरिविस विजन4डी
  • [19]


संदर्भ

  1. ↑ 1.0 1.1 Adler et al. (2008)
  2. ↑ Manders et al (1992). "Dynamics of three-dimensional replication patterns during the S-phase, analysed by double labelling of DNA and confocal microscopy." [1]
  3. ↑ Manders; et al. (1993). "दोहरे रंग की कॉन्फोकल छवियों में वस्तुओं के सह-स्थानीयकरण का मापन". Journal of Microscopy. 169 (3): 375–382. doi:10.1111/j.1365-2818.1993.tb03313.x. PMID 33930978. S2CID 95098323.
  4. ↑ Zinchuk V et al (2007). "Quantitative colocalization analysis of multicolor confocal immunofluorescence microscopy images: pushing pixels to explore biological phenomena". Acta Histochem Cytochem 40:101-111.
  5. ↑ Costes et al (2004) "Automatic and Quantitative Measurement of Protein-Protein Colocalization in Live Cells." [2]
  6. ↑ 6.0 6.1 BOLTE and CORDELIÈRES (2006) "A guided tour into subcellular colocalization analysis in light microscopy." [3]
  7. ↑ Adler and Parmryd (2010)"Quantifying colocalization by correlation: The Pearson correlation coefficient is superior to the Mander's overlap coefficient." [4]
  8. ↑ Krauß et al (2015). "Colocalization of fluorescence and Raman microscopic images for the identification of subcellular compartments: a validation study." Analyst, volume 140, issue 7, pages 2360-2368. [5]
  9. ↑ Adler, J.; Pagakis, S. N.; Parmryd, I. (1 April 2008). "कोलोकलाइज़ेशन के सटीक मापन के लिए रेप्लिकेट-आधारित नॉइज़ करेक्टेड कोरिलेशन". Journal of Microscopy. 230 (1): 121–133. doi:10.1111/j.1365-2818.2008.01967.x. PMID 18387047. S2CID 12758752.
  10. ↑ Curr Protoc Cell Biol "Quantitative colocalization analysis of confocal fluorescence microscopy images." Archived 2009-11-28 at the Wayback Machine
  11. ↑ Pawley JB (2006). Handbook of Biological Confocal Microscopy
  12. ↑ Zinchuk V et al (2011). "Quantifying spatial correlations of fluorescent markers using enhanced background reduction with protein proximity index and correlation coefficient estimations". Nat Protoc 6:1554-1567.
  13. ↑ 13.0 13.1 Moser, Bernhard; Hochreiter, Bernhard; Herbst, Ruth; Schmid, Johannes A. (2016-07-01). "पिक्सेल-तीव्रता-सहसंबंध के साथ वस्तु-मान्यता को जोड़कर प्रतिदीप्ति कोलोकलाइज़ेशन माइक्रोस्कोपी विश्लेषण में सुधार किया जा सकता है". Biotechnology Journal (in English). 12 (1): 1600332. doi:10.1002/biot.201600332. ISSN 1860-7314. PMC 5244660. PMID 27420480.
  14. ↑ Stork, Christian J.; Li, Yang V. (15 September 2006). "झिल्ली अभेद्य जस्ता फ्लोरोसेंट संकेतक के साथ सेल व्यवहार्यता को मापना". Journal of Neuroscience Methods. 155 (2): 180–186. doi:10.1016/j.jneumeth.2005.12.029. PMID 16466804. S2CID 16900662.
  15. ↑ Zinchuk V & Grossenbacher-Zinchuk O (2009). "Recent advances in quantitative colocalization analysis: Focus on neuroscience". Prog Histochem Cytochem 44:125-172
  16. ↑ "Adler J & Parmryd I (2013) Methods Mol Biol 931, 97-109". Colocalization analysis in fluorescence microscopy. Retrieved 2016-04-19.
  17. ↑ Gelles, Friedman L. (17 February 2012). "एकल-अणु अवलोकन द्वारा परिभाषित एक एक्टिवेटर-डिपेंडेंट प्रमोटर पर ट्रांसक्रिप्शन दीक्षा का तंत्र". Cell. 148 (4): 635–637. doi:10.1016/j.cell.2012.01.018. PMC 3479156. PMID 22341441.
  18. ↑ Zinchuk, V; et al. (2013). "प्रतिदीप्ति माइक्रोस्कोपी अध्ययन में गुणात्मक और मात्रात्मक सहस्थानीयकरण के बीच की खाई को पाटना". Sci Rep. 3: 1365. doi:10.1038/srep01365. PMC 3586700. PMID 23455567.
  19. ↑ Rewire Neuro's Pipsqueak Pro
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