Microsoft Word 63770195-file00



Yüklə 1,51 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə2/16
tarix22.07.2018
ölçüsü1,51 Mb.
#57667
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16

 

insight on the function of MAP65 proteins (Tulin et al., 2012; Portran et al., 2013; Stoppin-



83 

Mellet et al., 2013), kinesin motors (Song et al., 1997), katanin-mediated microtubule severing 

84 

(Stoppin-Mellet et al., 1997) and microtubule dynamics (Moore et al., 1997). However, it is 



85 

explicitly acknowledged that such in vitro assays should be addressed in biologically coherent 

86 

systems with physiological relevance of microtubule dynamics (e.g., see Zanic et al., 2013 and 



87 

discussion in Gardner et al., 2013). Thus, an ideal approach would be to address microtubule 

88 

dynamics in the complex cellular environment at spatiotemporal resolutions achieved by in vitro 



89 

assays. 


90 

Subdiffraction optical microscopy techniques allow subcellular observations below Abbe’s 

91 

resolution threshold (Verdaasdonk et al., 2014), circumventing the need for TEM. Such 



92 

approaches permit dynamic subcellular tracking of appropriately tagged structures within living 

93 

cells (Tiwari & Nagai, 2013). Practically two superresolution strategies exist. The first involves 



94 

patterned light illumination, allowing superresolution acquisitions by two fundamentally 

95 

different methods, i.e., stimulated emission-depletion (STED; Hell, 2007) and structured 



96 

illumination microscopy (SIM; Gustaffson, 2000). The second interrogates the precision of 

97 

fluorophore localization and includes stochastic optical reconstruction microscopy (STORM; 



98 

Kamiyama & Huang, 2012) and photoactivation localization microscopy (PALM; Sengupta et 

99 

al., 2012). The above regimes differ in translational and axial resolution and their temporal 



100 

efficiency depends on the size of the imaged area. SIM is probably the best compromise for 

101 

superresolution live imaging as it offers reasonable lateral resolution (ca. 100 nm; Gustaffson, 



102 

2000) which may be reduced to 50 nm (Rego et al., 2012) and sufficient depth of imaging 

103 

combined with a reasonable axial resolution (ca. 200 nm). SIM allows dynamic imaging in a 



104 

broader field of view than STED, at biologically meaningful rates compared to PALM and 

105 

STORM (Kner et al., 2009) and with deeper imaging capacity compared to other superresolution 



106 

regimes and to TIRFM/ VAEM (Leung & Chou, 2011). Superresolution approaches have 

107 

received limited attention in plant cell biology field (Fitzgibbon et al., 2010, Kleine-Vehn et al., 



108 

2011) and their resolution potential during live imaging was not quantified so far. 

109 

Hereby, high numerical aperture (NA) objectives are combined with SIM for acquisition and 



110 

systematic quantification of subdiffraction details of GFP-MBD (Marc et al., 1998; GFP fused to 

111 

 

www.plantphysiol.org



on July 21, 2018 - Published by 

Downloaded from 

Copyright © 2014 American Society of Plant Biologists. All rights reserved.



 

the microtubule binding domain of mammalian MAP4) and GFP-TUA6-labeled (Shaw et al., 



112 

2003) cortical microtubules. For such studies, wild type plants and a mitogen activated protein 

113 

kinase 4  (mpk4)  mutant, exhibiting extensive microtubule bundling due to the overexpression 

114 


and underphosphorylation of MAP65-1 (Beck et al., 2010) were used. 

115 


Results 

116 


General remarks on sample preparation 

117 


To optimize SIM imaging of Arabidopsis thaliana hypocotyl epidermal cells, seedlings were 

118 


grown in darkness since etiolation promotes the thinning of the outer epidermal wall and reduces 

119 


the thickness of the cuticular surface (Kutschera, 2008). Thus hypocotyl surfaces can be wetted 

120 


well with acqueous mounting media used for in vivo imaging (1/2 MS medium was used here), 

121 


excluding air pockets that may introduce additional refractive index mismatches upon imaging. 

122 


Meanwhile the contour of the etiolated hypocotyl surface is smoother allowing the wider 

123 


exposure of hypocotyl epidermal cell surfaces underneath the coverslip, as required for high 

124 


numerical aperture objective with small working distance used hereby. Refractive index 

125 


mismatches pertaining to fluctuations in coverslip thickness were alleviated by using high 

126 


performance and low thickness tolerance coverslips. In addition, objective with high numerical 

127 


aperture (NA 1.57) was used in combination with immersion oil of high refractive index (1.66) 

128 


in order to obtain maximal possible resolution during SIM, WF, CLSM, TIRF and SD imaging. 

129 


   

130 


Microtubule organization 

131 


Since details of microtubule organization have been reported using other microscopies, the first 

132 


task was to characterize qualitatively and quantitatively the resolution potential of SIM and 

133 


provide relevant comparisons with WF and CLSM with respect to structural features of 

134 


microtubular arrays. This was particularly important as relevant literature is largely devoid of 

135 


quantitative resolution data using the above microscopies. 

136 


In this respect SIM revealed loop-like defects in GFP-MBD cortical microtubule bundles (Fig. 

137 


1A; top inset and Fig. S1A) which were indiscernible by WF (Fig 1A; middle inset and Fig. 

138 


 

www.plantphysiol.org

on July 21, 2018 - Published by 

Downloaded from 

Copyright © 2014 American Society of Plant Biologists. All rights reserved.



Yüklə 1,51 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   16




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə