שינויים בביטוי קולטן, הפצה, והרכבה חוברו למגוון רחב של מחלות, כולל מחלת אלצהיימר, מחלת פרקינסון, סיסטיק פיברוזיס, והתמכרות לסמים 1, 2, 3, 4, 5. לדוגמא, ניקוטין הליגנדים ניקוטינית אחרים להשפיע על הסחר של קולטני אצטילכולין ניקוטינית (nAChRs) מובילים לשינויים בסחר, ביטוי upregulation 1, 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10. ניקוטין מגדיל את המספר הכולל של nAChRs התאסף בתוך תא, מגביר סחר כלפי הממברנה הפלזמה,ד משנה את ההרכבה של יחידות משנה להעדיף גרסת רגישות גבוהה של תת מסוימים. פתרון שינויים בולטים בסחר, הרכבה, וביטוי של קולטנים מודל המחלה מספק פרטים מכניסטית מכריע כי הם חיוניים כדי להגדיר מטרות תרופה. גישה אידיאלית תהיה להבדיל במהירות בין קולטנים תאיים ואלה מקומיים על קרום הפלזמה. זה מאתגר במיוחד במקרים בהם רוב של חלבון מסוים מתגורר intracellularly, כגון עם nAChRs. מאחר שרוב nAChRs הם נקודות אל reticulum endoplasmic, מדידות מסורתיות חסרות את הרזולוציה במרחב ובזמן דרושים כדי לאתר שינויי לוקליזציה וסחר לאורך מסלול ההפרשה. מחקרים סחר וביטוי קולטן של nAChRs נערכו בעיקר באמצעות radioligand מחייב 11, מבחני biotinylation 12, 13 סופג המערבי, או techniq immunoprecipitation UES 12. אלה תלויים הסגוליים המחייבים של מולקולת כתב או קיבעון של תאים חסרים את היכולת להבחין בו זמנית בין תושב הממברנה הפלזמה קולטנים תאי. לכן, מחקרים של דינמיקת שלפוחית הרכבת ערוץ היון הסתמכו בעיקר על טכניקות אלקטרו נמוכה תפוקת 14.
רזולוציה במרחב ובזמן Superior אפשרית עם התקדמות מיקרוסקופ פלואורסצנטי. גנטי מולקולות כתב מקודדות, כגון חלבון פלואורסצנטי ירוק (GFP), על גרסותיה, תמנע בעיות מחייב ספציפיות ולהגדיל רגישות 15. גרסת pH רגישה של ה- GFP, המכונית pHluorin superecliptic (ספטמבר), שניתן להשתמש בם כדי לנצל הבדלי pH טמונים בין תאים בתוך תא לקבוע לוקליזציה 5, 7, 8,נ"צ "> 9, 16, 17, 18. ספטמבר מאיר כאשר pH גבוה מ -6, אך נשאר במצב כבוי ב- pH נמוך. לכן, קולטני מתוייגים עם ספטמבר בצד לומינל שלהם מזוהים כאשר נוכח reticulum endoplasmic ( ER) או על הכניסה לתוך קרום התא (PM), אבל לא כאשר מרותק שלפוחית סחר. מניפולציה של ה- pH תאיים במגע עם הקולטנים על קרום התא וכתוצאה מכך משנה את הקרינה ולכן זיהוי של קולטנים אלה. אם לאותו תא ברצף הוא צלם בשתי חומציות תאיים ניטראלית ואז pH נמוך מ -6, ההבדל בין התמונות מיוחסים קולטנים הממוקמים על קרום התא. הדבר זה מאפשר מדידה בו זמנית של תאיים (ER ההיקפי) ואת הקולטנים תושב קרום פלזמה 5, 7, 8 p>, 9. אירועי כניסת שלפוחית יחיד יכולים להיפתר גם כאשר pH התאי הוא ניטראלי. פעם שלפוחית סחר pH נמוכה נתיכים עם קרום הפלזמה, צד luminal של שלפוחית חשופת הפתרון הניטראלי התאי, גרימת מעבר זוהה כמו פרץ של קרינה 7, 18, 19, 20. ספטמבר מאפשר המדידה של קולטנים מקומיים על קרום פלזמת reticulum endoplasmic פריפריה, ומספק אמצעי למדידת סחר של קולטנים בין אזורי subcellular אלה 5, 7, 18.
כדי להשיג רזולוציה גבוהה יותר על הממברנה הפלזמה, קולטן עם ספטמבר מקודדים גנטי הוא צלם על ידי מיקרוסקופ בתפרחת ההשתקפות הפנימית המוחלט (TIRFM). שיטה זו היא במיוחדשימושי אם רוב הקולטנים הם נקודתיים לאזורים תאיים, מאז TIRFM מגדילה את הנראות של קרום הפלזמה. TIRFM גם מאפשר הרזולוציה של דינמיקת סחר של שלפוחית אחת נושאת קולטנים שכותרתו ספטמבר על להכניסו PM. השתקפות פנימית מוחלטת המתרחשת בבית הממשק של חומרים עם מדדי שבירה שונים, כגון בין תא לבין כיסוי החלקת זכוכית 21, 22. ספטמבר מאיר כאשר מוקרן עם עירור 488 ננומטר, אשר מכוון להשיג השתקפות פנימית מוחלטת על הממשק של פתרון זכוכית תא. זה יוצר גל חולף החודרת כ 150 ננומטר לתוך המדגם, fluorophores מרגש רק בתוך הכרך הזה. רק ספטמבר המכילים קולטני בסביבת pH ניטרלי בטווח זה של עירור מזוהים, המתאימים לאלה המתגוררים על קרום הפלזמה או reticulum endoplasmic הפריפריה. מאז גילוי מוגבל to עירור על ידי הגל החולף, קרינת רקע מהאזור התאי מצטמצם ואת יחס האות לרעש הוא גדל 21, 22. בנוסף, מאז קרינה אינו חודר את חלק הארי של התא, נזקי ממוזער המאפשר הדמיה תא חי במשך זמן. כתוצאה מכך, TIRFM בשילוב עם מקודד גנטית ספטמבר מספק את הרזולוציה והרגישות הגבוהה הנדרשת כדי למדוד הדינמיקה לוקליזציה וסחר subcellular של קולטני קרום לאורך מסלול הפרשה.