Analysis of sparse molecular distributions in fibrous arrangements based on the distance to the first neighbor in single molecule localization microscopy
| Autor: | Miguel Ángel Morales-Vásquez, Fernando D. Stefani, Alan M. Szalai, Pedro F Aramendía, Lucía F. Lopez |
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| Jazyk: | angličtina |
| Rok vydání: | 2020 |
| Předmět: |
Physics
0303 health sciences Cumulative distribution function STORM Small set microtubules purl.org/becyt/ford/1 [https] 03 medical and health sciences 0302 clinical medicine Distribution (mathematics) Metric (mathematics) Microscopy actin filaments Exponent purl.org/becyt/ford/1.4 [https] General Materials Science fluorescence Extreme value theory Biological system Scaling 030217 neurology & neurosurgery 030304 developmental biology |
| Zdroj: | CONICET Digital (CONICET) Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas instacron:CONICET |
| Popis: | Single Molecule Localization Microscopy (SMLM) currently attains a lateral resolution of around 10 nm approaching molecular size. Together with increasingly specific fluorescent labeling, it opens the possibility to quantitatively analyze molecular organization. When the labeling density is high enough, SMLM provides clear images of the molecular organization. However, either due to limited labeling efficiency or due to intrinsically low molecular abundance, SMLM delivers a small set of sparse and highly precise localizations. In this work, we introduce a correlation analysis of molecular locations based on the functional dependence of the complementary cumulative distribution function (CCDF) of the distance to the first neighbor (r1). We demonstrate that the log(-log(CCDF(r1))) vs. log(r1) is characterized by a scaling exponent n that takes extreme values of 2 for a random 2D distribution and 1 for a strictly linear arrangement, and find that n is a robust and sensitive metric to distinguish characteristics of the underlying structure responsible for the molecular distribution, even at a very low labeling density. The method enables the detection of fibrillary organization and the estimation of the diameter of host fibers under conditions where a visual inspection provides no clue. Fil: Szalai, Alan Marcelo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina Fil: Lopez, Lucía Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina Fil: Morales Vasquez, Miguel Angel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina. Materias Primas Medicinales; Argentina Fil: Stefani, Fernando Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina Fil: Aramendia, Pedro Francisco. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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