Study of the dynamics and localization of MinD protein through single particle tracking

การศึกษาพลศาสตร์และการอยู่เฉพาะที่ของการสั่นของโปรตีน MinD ด้วยวิธีการติดตามอนุภาคเดี่ยว

Name: Somrit Unai

LCSH: Cell Division

LCSH: Cell Cycle Proteins

LCSH: Escherichia coli

LCSH: Escherichia coli Proteins

Abstract: The dynamics of MinD protein have been recognized to play an important role in accurate positioning of the septum during cell division of an Escherichia coli. In this work, Single Particle Tracking (SPT) was applied to quantitatively characterize the behavior of green fluorescent protein labeled MinD (GFP:MinD) in an E. coli RC1/pFX9 strain, focusing on the position and motion of the maximum fluorescent signal in the spatial distribution of MinD proteins. The SPT data measured from the dividing E. coli cells, 4.98 ± 0.75 μm in length, has demonstrated a fast oscillation of the MinD proteins between the two poles with average period of 55 ± 10 seconds. It was found that with constant ambient temperature the period tends to increase with the cell length. The result on the oscillating trajectory and velocity shows a trapping or localized behavior of MinD around the polar zone and the flight switching was observed at the pole to pole leading edges. From the analysis, it was found that the dynamics occur in two major instances, trapping events display in polar zones with the magnitude of Localization velocity of 0.26 ± 0.02 μm/s, and flight events display during pole switching with the magnitude of Switching velocity of 3.4 ± 0.3 μm/s. It is found that the motion GFP:MinD cluster is subdiffusive, with dynamics exponent α =0.75 , which is believed to be related to biological components inside the cell. These results have demonstrated the benefits of applying SPT to investigate the oscillation of targeted proteins in terms of qualitative and quantitative analysis. The quantitative results could be further applied to help the understanding of bacterial cell division.

Abstract: พลวัตของโปรตีน MinD ถูกยอมรับว่ามีบทบาทสำคัญในการกำหนดตำแหน่งของ septum ใน กระบวนการการแบ่งเซลล์ของแบคทีเรียชนิด Escherichia coli ในงานวิจัยครั้งนี้ได้ประยุกต์ใช้เทคนิค การติดตามอนุภาคเดี่ยวเพื่อหาปริมาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับพลวัตของโปรตีน MinD ในแบคทีเรีย E. coli สายพันธุ์ RC1/pFX9 โดยเฉพาะตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของกลุ่มโปรตีน โปรตีนชนิดดังกล่าว ถูกตัดต่อทางพันธุกรรมกับ โปรตีนชนิด Green Fluorescent เพื่อให้โปรตีนชนิดนี้สามารถสร้าง โปรตีนชนิด Green Fluorescent ได้ขณะที่เซลล์ยังมีชีวิต เซลล์ที่ถูกเลือกมาศึกษามีขนาดความยาว เซลล์โดยเฉลี่ย ไมโครเมตร จากการศึกษาพบว่าโปรตีน MinD เคลื่อนที่จากขั้วหนึ่งของ เซลล์ไปยังอีกขั้วหนึ่ง ด้วยคาบเท่ากับ 4.98 ± 0.75 55 ±10 วินาที ผลการทดลองพบว่าคาบการเคลื่อนที่มี แนวโน้มเพิ่มขึ้นตามความยาวของเซลล์ วิถีการเคลื่อนที่และความเร็วของกลุ่มโปรตีนแบ่งได้เป็น แบบ Trapping คือ กลุ่มของโปรตีนเคลื่อนที่ไปรอบๆขั้วของเซลล์ สอดคล้องกับขนาดของความเร็ว ประจำที่ ไมโครเมตรต่อวินาที แบบที่สอง Flight Switching คือเหตุการณ์ที่กลุ่มโปรตีน เคลื่อนที่จากขั้วหนึ่งไปยังอีกขั้วหนึ่ง สอดคล้องกับขนาดของความเร็วที่เปลี่ยนตำแหน่ง 2 0.26 ± 0.02 3.4 ± 0.3 ไมโครเมตรต่อวินาที นอกจากนี้ยังตรวจสอบการเคลื่อนที่ของกลุ่มโปรตีนชนิดนี้ว่าโหมดการ เคลื่อนที่เป็นแบบ Subdiffusion (การเคลื่อนที่แบบช้า) ด้วยค่า (dynamics exponent) α =0.75 การ เคลื่อนที่ชนิดนี้ชี้ให้เห็นว่าโปรตีนมีการปฏิสัมพันธ์กับองค์ประกอบภายในเซลล์ ผลจากการศึกษาได้ แสดงข้อดีของเทคนิคการติดตามอนุภาคเดี่ยว ซึ่งให้ผลทั้งในเชิงคุณภาพและในเชิงปริมาณ งานวิจัย ครั้งนี้เป็นการวัดข้อมูลในเชิงปริมาณซึ่งมีความสำคัญในการพัฒนาองค์ความรู้เกี่ยวกับระบบการแบ่ง เซลล์ของแบคทีเรีย

Mahidol University

Address: NAKHONPATHOM

Email: liwww@mahidol.ac.th

Name: Narin Nattavut

Role: Thesis Advisors

Created: 2008

Modified: 2553-06-22

Issued: 2010-06-15

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

CallNumber: TH S697s 2008

eng

DegreeName: Master of Science

Level: Master's Degree

Descipline: Physics

Grantor: Mahidol University

©copyrights Mahidol University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	4837382.pdf	11.71 MB	13	2018-05-29 13:09:10

ใช้เวลา

0.40912 วินาที