Three-dimensional total-internal reflection fluorescence nanoscopy with nanometric axial resolution by photometric localization of single molecules

Autores
Szalai, Alan Marcelo; Siarry, Bruno; Lukin, Jeronimo; Williamson, David J.; Unsain, Nicolas; Caceres, Alfredo Oscar; Pilo Pais, Mauricio; Acuna, Guillermo; Refojo, Damian; Owen, Dylan M.; Simoncelli, Sabrina; Stefani, Fernando Daniel
Año de publicación
2021
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Single-molecule localization microscopy enables far-field imaging with lateral resolution in the range of 10 to 20 nanometres, exploiting the fact that the centre position of a single-molecule’s image can be determined with much higher accuracy than the size of that image itself. However, attaining the same level of resolution in the axial (third) dimension remains challenging. Here, we present Supercritical Illumination Microscopy Photometric z-Localization with Enhanced Resolution (SIMPLER), a photometric method to decode the axial position of single molecules in a total internal reflection fluorescence microscope. SIMPLER requires no hardware modification whatsoever to a conventional total internal reflection fluorescence microscope and complements any 2D single-molecule localization microscopy method to deliver 3D images with nearly isotropic nanometric resolution. Performance examples include SIMPLER-direct stochastic optical reconstruction microscopy images of the nuclear pore complex with sub-20 nm axial localization precision and visualization of microtubule cross-sections through SIMPLER-DNA points accumulation for imaging in nanoscale topography with sub-10 nm axial localization precision.
Fil: Szalai, Alan Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina
Fil: Siarry, Bruno. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina
Fil: Lukin, Jeronimo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; Argentina
Fil: Williamson, David J.. King’s College London; Reino Unido
Fil: Unsain, Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina
Fil: Caceres, Alfredo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina. Instituto Universitario de Ciencias Biomédicas de Córdoba; Argentina
Fil: Pilo Pais, Mauricio. Universite de Fribourg (unifr);
Fil: Acuna, Guillermo. Universite de Fribourg (unifr);
Fil: Refojo, Damian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; Argentina
Fil: Owen, Dylan M.. King’s College London; Reino Unido. University of Birmingham; Reino Unido
Fil: Simoncelli, Sabrina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina. King’s College London; Reino Unido. University College London; Estados Unidos
Fil: Stefani, Fernando Daniel. 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 Física; Argentina
Materia
SUPERRESOLUTION MICROSCOPY
MICROTUBULES
NEURON
NUCLEAR PORE COMPLEX
Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar/
Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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Here, we present Supercritical Illumination Microscopy Photometric z-Localization with Enhanced Resolution (SIMPLER), a photometric method to decode the axial position of single molecules in a total internal reflection fluorescence microscope. SIMPLER requires no hardware modification whatsoever to a conventional total internal reflection fluorescence microscope and complements any 2D single-molecule localization microscopy method to deliver 3D images with nearly isotropic nanometric resolution. Performance examples include SIMPLER-direct stochastic optical reconstruction microscopy images of the nuclear pore complex with sub-20 nm axial localization precision and visualization of microtubule cross-sections through SIMPLER-DNA points accumulation for imaging in nanoscale topography with sub-10 nm axial localization precision.Fil: Szalai, Alan Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; ArgentinaFil: Siarry, Bruno. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; ArgentinaFil: Lukin, Jeronimo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Williamson, David J.. King’s College London; Reino UnidoFil: Unsain, Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Caceres, Alfredo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina. Instituto Universitario de Ciencias Biomédicas de Córdoba; ArgentinaFil: Pilo Pais, Mauricio. Universite de Fribourg (unifr);Fil: Acuna, Guillermo. Universite de Fribourg (unifr);Fil: Refojo, Damian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigación en Biomedicina de Buenos Aires - Instituto Partner de la Sociedad Max Planck; ArgentinaFil: Owen, Dylan M.. King’s College London; Reino Unido. University of Birmingham; Reino UnidoFil: Simoncelli, Sabrina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; Argentina. King’s College London; Reino Unido. University College London; Estados UnidosFil: Stefani, Fernando Daniel. 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 Física; ArgentinaNature Research2021-12info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/185050Szalai, Alan Marcelo; Siarry, Bruno; Lukin, Jeronimo; Williamson, David J.; Unsain, Nicolas; et al.; Three-dimensional total-internal reflection fluorescence nanoscopy with nanometric axial resolution by photometric localization of single molecules; Nature Research; Nature Communications; 12; 1; 12-2021; 1-132041-1723CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://www.nature.com/articles/s41467-020-20863-0info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1038/s41467-020-20863-0info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-03T09:52:18Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/185050instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-03 09:52:18.253CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse
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