Image mean square displacement analysis (iMSD) is a method allowing the mapping of diffusion dynamics of molecules in living cells. However, it can also be used to obtain quantitative information on the diffusion processes of fluorescently labelled molecules and how their diffusion dynamics change when the cell environment is modified. In this paper, we describe the use of iMSD to obtain quantitative data of the diffusion dynamics of a small cytoskeletal protein, profilin 1 (pfn1), at the membrane of live cells and how its diffusion is perturbed when the cells are treated with Cytochalasin D and/or the interactions of pfn1 are modified when its actin and polyphosphoinositide binding sites are mutated (pfn1-R88A). Using total internal reflection fluorescence microscopy images, we obtained data on isotropic and confined diffusion coefficients, the proportion of cell areas where isotropic diffusion is the major diffusion mode compared to the confined diffusion mode, the size of the confinement zones and the size of the domains of dynamic partitioning of pfn1. Using these quantitative data, we could demonstrate a decreased isotropic diffusion coefficient for the cells treated with Cytochalasin D and for the pfn1-R88A mutant. We could also see changes in the modes of diffusion between the different conditions and changes in the size of the zones of pfn1 confinements for the pfn1 treated with Cytochalasin D. All of this information was acquired in only a few minutes of imaging per cell and without the need to record thousands of single molecule trajectories.

中文翻译：

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活细胞膜上 Profilin 1 动力学的定量图像均方位移 (iMSD) 分析

图像均方位移分析 (iMSD) 是一种允许绘制活细胞中分子扩散动力学的方法。然而，它也可用于获得关于荧光标记分子扩散过程的定量信息，以及当细胞环境改变时它们的扩散动力学如何变化。在本文中，我们描述了使用 iMSD 获得小细胞骨架蛋白 profilin 1 (pfn1) 在活细胞膜上的扩散动力学的定量数据，以及当细胞用细胞松弛素 D 处理时其扩散如何受到干扰当 pfn1 的肌动蛋白和多磷酸肌醇结合位点发生突变 (pfn1-R88A) 时，pfn1 的相互作用会发生改变。使用全内反射荧光显微镜图像，我们获得了各向同性和受限扩散系数的数据，与受限扩散模式相比，以各向同性扩散为主要扩散模式的单元面积比例、限制区的大小和 pfn1 的动态分区域的大小。使用这些定量数据，我们可以证明用细胞松弛素 D 处理的细胞和 pfn1-R88A 突变体的各向同性扩散系数降低。我们还可以看到不同条件之间扩散模式的变化以及用细胞松弛素 D 处理的 pfn1 的 pfn1 限制区域大小的变化。需要记录数以千计的单分子轨迹。限制区的大小和 pfn1 的动态分区域的大小。使用这些定量数据，我们可以证明用细胞松弛素 D 处理的细胞和 pfn1-R88A 突变体的各向同性扩散系数降低。我们还可以看到不同条件之间扩散模式的变化以及用细胞松弛素 D 处理的 pfn1 的 pfn1 限制区域大小的变化。需要记录数以千计的单分子轨迹。限制区的大小和 pfn1 的动态分区域的大小。使用这些定量数据，我们可以证明用细胞松弛素 D 处理的细胞和 pfn1-R88A 突变体的各向同性扩散系数降低。我们还可以看到不同条件之间扩散模式的变化以及用细胞松弛素 D 处理的 pfn1 的 pfn1 限制区域大小的变化。需要记录数以千计的单分子轨迹。