荧光共定位分析是一种重要的荧光分析方法,其本质在于分析不同荧光标记的蛋白(这两种荧光必须有独立的发射波长)在空间中的重叠,从而判断这两种蛋白是否处于同一区域,即在同一像素上是否“恰巧”出现了两种不同的荧光分子。以下是荧光共定位分析的详细方法:
一、图像获取与处理
1.图像获取:
图像应以顺序扫描方式获取,以消除荧光的交叉干扰和确保共定位的可靠定量。
图像应以Tiff格式保存,以防止信息丢失。
考虑多种因素,包括免疫荧光的强度和共聚焦用于获取图像的模式。为了获得定量结果具有可比性,同一研究中的所有图片应保持一致。
2.图像预处理:
对于RGB图片,可通过图像拆分功能将各通道分开。如果涉及红绿蓝以外的通道,推荐将各通道分开保存。
ScatterJ等插件要求被导入的图像必须为相同尺寸的8位灰度格式图片,且各图间的像素点应是严格对应的。如有必要,图像导入前可进行去背景处理。
二、共定位分析方法
1.使用ImageJ的Plot Profile工具:
打开需要分析的荧光图片。
将各荧光通道分开。
将多幅图像变成图像栈。
选定图像栈中感兴趣的区域,使用Plot Profile工具进行分析。弹出的图像中,横轴代表线上各像素点,纵轴为各点对应的灰度值,图像代表了灰度的变化趋势。
对比各通道结果图可以大致了解共定位情况。
但此方法不能对共定位进行定量描述,因此需要进行进一步的定量分析。
2.使用Colocalization Finder插件:
打开待分析图片并拆分荧光通道。
使用Colocalization Finder插件分析红绿通道共定位情况。
得到共定位散点图,散点图越接近对角线共定位程度越高。散点图颜色的深浅代表其出现的频率。
除散点图外,Colocalization Finder还可以得到定量数据,如Pearson’s相关系数(PCC)、Manders重叠系数(MOC)等。
3.ScatterJ共定位分析:
ScatterJ是一款基于Java的免费、专业多图像处理ImageJ插件,可用于二维(2D)和三维(3D)图片分析。
ScatterJ可以方便地实现散点图的绘制。散点图的横轴和纵轴分别代表每个像素点在各通道得到的灰度值,图像越接近对角线,表示共定位程度越高。
ScatterJ提供了三种不同的回归方法,包括最小二乘、长轴回归法和简化长轴回归法。勾选Pearson’s coefficient可在结果中显示Pearson相关系数。
三、共定位参数解读
1.皮尔森相关系数(PCC):
取值范围在-1到1之间。1表示完美相关,-1表示完全负相关,0表示随机关系(蛋白A和蛋白B随机分布,无相关性)。
优点:测量不需要对图片进行预处理,简单且不受用户偏差的影响,分析速度快。
缺点:只适合两种荧光强度呈单一线性关系的情况进行共定位分析,对于没有固定比例分配的两种蛋白的共定位,PCC得到的结果较差。且只能得出一个抽象的整体值,不能反映共定位比例,不适于表征3D图像的共定位。
2.曼德斯共定位系数(MCC):
MCC最明显的优势在于它比PCC更直观地衡量共定位,能够显示荧光之间的重叠比例。对于PCC不能很好测量的非线性比例的情况,MCC也能很好表征。MCC分析也更适合于3D共定位分析。
缺点:需要进行背景校正,检测前需要利用Threshold或者框选ROI以去除过多背景。
综上所述,荧光共定位分析是一种重要的生物学研究方法,其关键在于选择合适的分析方法和参数,并正确解读分析结果。通过合理的图像获取、预处理和分析步骤,可以获得准确的共定位信息,为生物学研究提供有力支持。