Figuur 1 en 2 tonen representatieve beelden van QD655 gemerkt, membraangebonden EGFR gevisualiseerd in intacte, volledig gehydrateerd COS-7-cellen. Het beeld DIC in Figuur 1 a geeft een indruk van het membraan topografie van de cellen en de overeenkomstige beeld fluorescentie in Figuur 1b toont de verdeling van EGFR na 3 min van EGF-biotine incubatie. Figuur 1 A en B elk aan elkaar gestikt van twee beelden die zijn opgenomen met een 40x lucht doelstelling. De geactiveerde EGF EGFR wordt verdeeld over het gehele celoppervlak. In de meeste cellen een lichte verhoging van de fluorescentie (figuur 1B) te zien in de cel randen, hetgeen een plaatselijk verhoogde frequentie van EGFR 20. Controle-experimenten uitgevoerd met gebruikmaking van een soortgelijk protocol geverifieerde EGFR specifieke labeling (gegevens niet getoond). Deze controles omvatten: 1) een controle-labeling zonder voorafgaande incubatie van de cells met EGF-biotine, dat wil zeggen, alleen incubatie met STR-QDs, en 2) een incubatie met niet-gebiotinyleerd EGF en STR-QDs.
De drie cellen gemarkeerd met rechthoeken werden verder onderzocht met ESEM-STEM. De ESEM STEM-afbeeldingen in Figuur 1C - E tonen lage vergroting overzicht van deze cellen. Deze transmissiebeelden weerspiegelen gehele cellen in gehydrateerde toestand met een dunne laag water verblijvende via cel geplaatst op een silicium chip met siliciumnitride (SiN) kijkvenster. De vacuümkamer in de microscoop bevatte waterdamp en het evenwicht tussen de monstertemperatuur en de druk werd ingesteld op een dun laagje vloeistof over de cellen te handhaven. De afzonderlijke cellen zijn te herkennen op grond van hun vorm en ligging aan het SiN membraan venster. De lage vergroting ESEM-bèta beelden onthullen fijne structuren zoals filopodia, zich vanaf de cel rand naar naburige cellen en een aantal structurenbinnenin de cel dunnere gebieden. Dikke centrale cellulaire regio's, waaronder de kern verschijnen wit omdat de transmissie door het monster is niet mogelijk voor de elektronen van de gebruikte energie (30 keV).
ESEM STEM-beelden met een hoge resolutie zijn opgenomen in de dunnere, perifere regio's. De ruimtelijke resolutie van ESEM-bèta van nanodeeltjes in de dunne gebieden van cellen in een dunne vloeistoflaag werd bepaald in een eerdere studie 6 te bedragen 3 nm. Vier hoge-resolutiebeelden figuur 2A - D werden opgenomen ter plaatse van de kleine rechthoeken in figuur 1C - E. De vergroter voldoende individuele QDs, verschijnen als heldere, kogelvormige staven onderscheiden, elk gebonden aan een individu EGFR. De QD655 heeft typische afmeting van 6 x 14 nm 2.
Figuur 2A (overeenkomende met het rechthoekige gebied op de cel Figu aangegevenre 1C) toont QD etiketten op een membraan vouw diagonaal oversteken van de afbeelding. Deze membraanstructuur een hogere EGFR dichtheid dan de omringende membraangebieden. Op verschillende locaties, twee labels waren in de nabijheid. Twee voorbeelden met afstanden van 20 en 24 nm zijn aangeduid met pijlpunten. Deze paren labels worden geïnterpreteerd als behorend tot EGFR dimeren. Figuur 2B geeft een voorbeeld van de rand van een cel (figuur 1D, links rechthoek), kan EGFR monomeren en dimeren zoals goed te zien. Figuur 2C (Figuur 1C, rechts rechthoek) werd opgenomen van een gebied met een lagere fluorescentie-signaal, dat wil zeggen, een lagere dichtheid EGFR. Toch werd EGFR hier ook gevonden in dimeren ook. Bovendien twee clusters van 10 of 11 EGFRs aanwezig waren (zie ellipsen). Figuur 2D toont een ander voorbeeld van een membraan vouw (figuur 1E) met kleinere clusters zoals 5-6 EGFRs, naast verschillende monomerenen dimeren.
Als voorbeeld van de soort informatie die verkregen kan worden uit deze gegevens, het paar correlatiefunctie 21 g (x) bepaald voor alle label posities in figuur 2. Merk op dat deze analyse niet tot dit protocol en de procedure beschreven elders 6,7. g (x) een maat voor de kans dat een deeltje te vinden binnen een bepaalde radiale afstand x in een referentie deeltje. g (x) = 1 staat voor een willekeurige verdeling, en een grotere waarde bewijs voor clustering. De posities van in totaal 210 labels werden automatisch gedetecteerd in vier beelden van Figuur 2A-D en g (x) werd berekend met een binafmeting van 5 nm en een afvlakfilter met een bandbreedte van 10 nm. The g (x) curve (figuur 3) toont een voorkeursuitvoeringsvorm center-to-center QD afstand van 25 nm. EGFRs zijn dus niet willekeurig georiënteerd, maar een aanzienlijk deel daarvan verblijft in deze voorkeursafstand. Van een approximate moleculair model 6 (figuur 3 inzet) schatten we dat de hart-op-hart afstand tussen de QD en EGF bindingsplaats bedraagt ~ 14 nm en hart-op-hart afstand tussen de beide QDs bevestigd aan een EGFR dimeer te worden ~ 27 nm (deze waarde kan variëren van enkele nanometers vanwege de flexibiliteit van de linker). De geprefereerde label afstand is derhalve aan de verwachte label afstand voor de EGFR dimeer binnen de nauwkeurigheid van de methode. The g (x) curve groter dan de eenheid voor afstand van maximaal 300 nm, hetgeen de aanwezigheid van clusters, in overeenstemming met de gegevens. Uit deze analyse blijkt dat de stoichiometrie van de EGFR kunnen worden bestudeerd met onze methode.
Figuur 4 een soortgelijk resultaat toont als figuur 2, behalve dat de labeling werd uitgevoerd met EGF-QD800 en een 63x olie-immersie objectief werd gebruikt voor het de fluorescentie. Deze gegevens bevestigen dat deze typische resultaten worden ook gevonden bijde EGFR etikettering wordt gedaan met QDs, die uitzenden in de buurt van rode spectrum. Figuur 4A is de fluorescentie beeld van een representatieve cel, Figuur 4B toont dezelfde cel in ESEM-STEM overzicht modus en een 150.000 x vergroting is opgenomen Figuur 4C is aan het bovenste membraan van de cel (zie rechthoek in figuur 4B). Vergelijkbaar met figuur 2A en D, de beelden vastleggen QD-gelabeld EGFR op een membraan vouw en toont monomere, dimere en geclusterde receptoren. Merk op dat het elektron dichte QD kern lijkt iets kleiner en ronder dan de kernen van QDs uitzendt bij 655 nm, in overeenstemming met hun kleinere kerndiameter van 22 ~ 5 nm.

Figuur 1. Correlatieve DIC, fluorescentie en ESEM-STEM van EGF-QD655 gemerkte EGFR tot volledig gehydrateerde COS-7-cellen rong>. (A) DIC beeld van de cellen gekweekt op het SiN membraan raamoppervlak, die een topografisch beeld van het plasmamembraan. (B) het Fluorescentie toont cellen op het centraal gelegen SiN membraan venster (aangegeven door de gestippelde rechthoek). (C - E) Drie ESEM-STEM lage vergroting beelden van de cellen gemarkeerd met rechthoeken in A en B. Deze cel overzicht beelden dienen om de precieze locatie van de later opgenomen beelden met hoge resolutie te bepalen. De locatie van de vier beelden met hoge resolutie (zie figuur 2A-D) zijn gemarkeerd met witte rechthoeken. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2. Hoge-resolutie ESEM-STEM beelden beeltenis membraangebonden EGFRs. (A) Microfoto bij 75,000X vergroting van het gemarkeerde gebied in figuur 1B. Veel monomeren zichtbaar. Verschillende dimeren zijn aangeduid met pijlpunten. (B) en (C) beelden verkregen bij 50.000 maal vergroting van de linker respectievelijk rechter, membraan gemarkeerde gebieden in figuur 1C. Clusters van EGFR's worden geschetst. (D) beeld opgenomen met 50.000 maal vergroting op de locatie gemarkeerd in figuur 1D. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3. Paar correlatiefunctie g (x) als functie van de radiale afstand x bepaald voor de inter-parti cle afstanden van 210 labels gedetecteerd in Figuur 2A-D. De piek bij 25 nm geeft aan dat een center-to-center QD afstand heeft een veel hogere kans van optreden dan willekeurig, waarbij ag (x) = 1 een toeval. De stippellijn is een gids voor het oog die g (x) van een willekeurige verdeling. De inzet toont een benaderde moleculaire model van de EGFR dimeer met gebonden EGF en streptavidine gecoate QDs bevestigd via biotine. De modellen van streptavidine, EFG en de EGFR werden verkregen uit CPK modellen van de 1stp (streptavidine), 1EGF (EGF), 1NQL, 2JWA, 1M17, 1IVO en 2GS6 (EGFR) structuren in de RCSB Protein Protein Databank, gecreëerd door Jmol Version 12.2.15. De biotine model is zo opgesteld in RCSB Ligand Explorer versie 1.0. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
/53186/53186fig4.jpg "/>
Figuur 4. Voorbeelden van COS-7 cel gemerkt met EGF-QD800 en afgebeeld met correlatieve fluorescentie en ESEM-STEM. (A) image Fluorescentie, (B) lage vergroting overzichtsbeeld ESEM-STEM. (C) Hoge-resolutie opgenomen ter plaatse van de rechthoek in b op 150,000X vergroting. Monomeer, dimeer, en geclusterde EGFRs zijn vergelijkbaar met de etikettering met EGF-QD655 gedetecteerd. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.