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저자정보
Chang Yeonho (Pohang University of Science and Technology) Kim Do-Hyeon (Pohang University of Science and Technology) Zhou Kai (Pohang University of Science and Technology) Jeong Min Gyu (Pohang University of Science and Technology) Park Soyeon (Pohang University of Science and Technology) Kwon Yonghoon (Pohang University of Science and Technology) Hong Triet Minh (Pohang University of Science and Technology) Noh Jungeun (Pohang University of Science and Technology) Ryu Sung Ho (Pohang University of Science and Technology)
저널정보
대한생화학·분자생물학회 Experimental and Molecular Medicine Experimental and Molecular Medicine 제53권
발행연도
2021.3
수록면
1 - 9 (9page)
DOI
10.1038/s12276-021-00572-4

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Single-molecule localization microscopy (SMLM) has allowed the observation of various molecular structures in cells beyond the diffraction limit using organic dyes. In principle, the SMLM resolution depends on the precision of photoswitching fluorophore localization, which is inversely correlated with the square root of the number of photons released from the individual fluorophores. Thus, increasing the photon number by using highly bright fluorophores, such as quantum dots (QDs), can theoretically fundamentally overcome the current resolution limit of SMLM. However, the use of QDs in SMLM has been challenging because QDs have no photoswitching property, which is essential for SMLM, and they exhibit nonspecificity and multivalency, which complicate their use in fluorescence imaging. Here, we present a method to utilize QDs in SMLM to surpass the resolution limit of the current SMLM utilizing organic dyes. We confer monovalency, specificity, and photoswitchability on QDs by steric exclusion via passivation and ligand exchange with ptDNA, PEG, and casein as well as by DNA point accumulation for imaging in nanoscale topography (DNA-PAINT) via automatic thermally driven hybridization between target-bound docking and dye-bound complementary imager strands. QDs are made monovalent and photoswitchable to enable SMLM and show substantially better photophysical properties than Cy3, with higher fluorescence intensity and an improved resolution factor. QD-PAINT displays improved spatial resolution with a narrower full width at half maximum (FWHM) than DNA-PAINT with Cy3. In summary, QD-PAINT shows great promise as a next-generation SMLM method for overcoming the limited resolution of the current SMLM.

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