Robust single-particle tracking in live-cell time-lapse sequences.
Robust single-particle tracking in live-cell time-lapse sequences.
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DOI：
10.1038/nmeth.1237
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发表时间：
2008-08
期刊：
影响因子：
48
通讯作者：
Danuser, Gaudenz
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jaqaman, Khuloud;Loerke, Dinah;Mettlen, Marcel;Kuwata, Hirotaka;Grinstein, Sergio;Schmid, Sandra L.;Danuser, Gaudenz
单粒子跟踪（SPT）通常是亚细胞动力学的活细胞成像研究中的限速步骤。在这里，我们提出了一个跟踪算法，解决SPT的主要挑战，即高粒子密度，粒子运动的异质性，暂时粒子消失，粒子合并和分裂。该算法首先将连续帧之间的粒子链接起来，然后将得到的轨迹段链接成完整的轨迹。这两个步骤都被公式化为全局组合优化问题，其解决方案识别整个电影中最可能的粒子轨迹集。使用这种方法，我们表明，GT3发动蛋白的差异影响的动力学的长期和短期的内吞结构，和CD 36受体的运动沿着细胞因子介导的线性轨道增加其聚集概率。这两个应用程序表明，需要强大的和完整的跟踪密集的粒子场解剖受体组织的质膜水平的机制。
Single particle tracking (SPT) is often the rate-limiting step in live cell imaging studies of sub-cellular dynamics. Here we present a tracking algorithm that addresses the principal challenges of SPT, namely high particle density, particle motion heterogeneity, temporary particle disappearance, and particle merging and splitting. The algorithm first links particles between consecutive frames and then links the resulting track segments into complete trajectories. Both steps are formulated as global combinatorial optimization problems whose solution identifies the overall most likely set of particle trajectories throughout the movie. Using this approach, we show that the GTPase dynamin differentially affects the kinetics of long and short-lived endocytic structures, and that the motion of CD36 receptors along cytoskeleton-mediated linear tracks increases their aggregation probability. Both applications indicate the requirement for robust and complete tracking of dense particle fields to dissect the mechanisms of receptor organization at the level of the plasma membrane.
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