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Photons in - numbers out: perspectives in quantitative fluorescence microscopy for in situ protein counting

Résumé

The full understanding of cellular functions requires information about protein numbers for various biomolecular assemblies and their dynamics, which can be partly accessed by super-resolution fluorescence microscopy. Yet, many protein assemblies and cellular structures remain below the accessible resolution on the order of tens of nanometers thereby evading direct observation of processes, like self-association or oligomerization, that are crucial for many cellular functions. Over the recent years, several approaches have been developed addressing concentrations and copy numbers of biomolecules in cellular samples for specific applications. This has been achieved by new labeling strategies and improved sample preparation as well as advancements in super-resolution and single-molecule fluorescence microscopy. So far, none of the methods has reached a level of general and versatile usability due to individual advantages and limitations. In this article, important requirements of an ideal quantitative microscopy approach of general usability are outlined and discussed in the context of existing methods including sample preparation and labeling quality which are essential for the robustness and reliability of the methods and future applications in cell biology.

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Microscopie à super-résolution
La microscopie à super-résolution est un ensemble de techniques permettant d'imager en microscopie optique des objets à une résolution à l’échelle nanométrique. Elle se démarque par le fait que la résolution obtenue n'est plus limitée par le phénomène de diffraction. Du fait de la diffraction de la lumière, la résolution d’un microscope optique conventionnel est en principe limitée, indépendamment du capteur utilisé et des aberrations ou imperfections des lentilles.
Microscopie
La microscopie est un ensemble de techniques d' des objets de petites dimensions. Quelle que soit la technique employée, l'appareil utilisé pour rendre possible cette observation est appelé un . Des mots grecs anciens mikros et skopein signifiant respectivement « petit » et « examiner », la microscopie désigne étymologiquement l'observation d'objets invisibles à l'œil nu. On distingue principalement trois types de microscopies : la microscopie optique, la microscopie électronique et la microscopie à sonde locale.
Sous-unité protéique
Une sous-unité protéique est une chaîne polypeptidique qui entre dans la constitution d'un complexe protéique par auto-assemblage. De nombreuses protéines sont constituées de plus d'un seul peptide : les protéines oligomériques sont formées de quelques chaînes polypeptidiques, par exemple l'hémoglobine et l'ADN polymérase ; d'autres peuvent en contenir un très grand nombre et sont dites multimériques, par exemple les microtubules et les protéines constitutives du cytosquelette.
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