单分子定位显微标记点云相似性测量:揭示细胞膜纳米域结构与功能的新方法

【字体: 时间:2025年08月04日 来源:Biophysical Journal 3.1

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  来自国际前沿的研究团队针对单分子定位显微技术(SMLM)在分析细胞膜纳米域时空-生物物理耦合信息时的局限性,开发了创新性标记点云相似性评估算法。该方法通过整合Kolmogorov-Smirnov检验构建三维空间比对模型,成功实现了对膜脂有序度(GP值)等生物物理参数的量化比较,为揭示脂筏动态调控机制提供了全新研究范式。

  

细胞膜作为动态异质结构,其脂质纳米域(如脂筏)在信号传导、膜运输和蛋白质功能中扮演关键角色。单分子定位显微技术(Single-Molecule Localisation Microscopy, SMLM)虽能解析这些纳米结构的空间排布,但传统分析方法往往忽略了对膜功能至关重要的生物物理特性。

通过将SMLM与环境敏感荧光探针(如di-4-ANEPPDHQ)联用,研究者们构建了独特的标记点模式——不仅包含分子空间坐标,还整合了膜脂有序度等环境参数(通过广义极化Generalised Polarisation, GP值量化)。然而现有技术难以有效比对这类复合数据集。

研究团队创新性地开发了三维标记点云相似性评估体系:基于三个半独立的Kolmogorov-Smirnov评分,在三维空间映射点云比对结果,最终通过距原点的距离量化相似性。该方法在模拟数据验证中展现出优异可靠性,应用于实验性GP标记点模式时,成功捕捉到不同条件下膜脂有序度的特征性差异。

这项突破性工作为细胞纳米环境的生物物理特性研究提供了多功能分析工具,使科学家们能够从全新维度解析膜组织与功能的分子机制,为理解脂筏动态调控、膜受体激活等关键生物学过程开辟了创新研究路径。

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