A coordinate-based colocalization (CBC) analysis

Single-Molecule Co-Localization Analysis

原理

　CBC analysisは、STORM/PALMといった１分子画像の2種（2色）の分子間の共局在性を定量するのに使われる。相手（異色）との共局在の程度を、すべての点で算出する。定量は3つのステップからなる。第１のステップでは、任意の１点について、同種（同色、A）の距離の分布関数を計算する（下図）。

　同種（A）との距離の分布関数は、観察された最大の距離（Rmax）の分布関数で正規化されることに注意。もし、同種の分子の分布が一様分布であればD(r)=1となる。

同様に、異種（異色、B）の距離の分布関数も計算する（下図）。

　第２のステップでは、この異種・同種の２つの分布関数から、スピアマンの順位相関係数を計算する（下図）。

　相関係数の分母は必ず＞0の値になる。分子は、正、負、0のすべての値を取りうる。例えば、ある区間（rj）で同種の分子の数がすべての区間の平均よりも多く、かつ異種の分子の数も平均よりも多い状況であれば、分子は正の値を取る。同種、異種ともに平均よりも少ない場合も負✕負=正となる。逆に、同種の数が平均よりも多いが、異種の数が平均よりも少ない場合、分子の値は負の値になる。これによって、相関係数自体は-１から１の間の値を取る。値が大きいほど相関性が高く、共局在性が高いことを示している。

　最後の第３のステップでは、この相関係数を距離分布で重み付けする（下図）。これは、外れの点で相関係数が、過大評価されるのを防ぐためである（to avoid long-distance effects）。

　EAi, Bは任意の１点Aiからもっとも近い異種・異色の点までの距離。一般的には、Rmaxは回折限界以下の値を入力する。こうして得られたC値が任意の点Aiの異種分子Bとの共局在性の指標となる。同様に、任意の点Biの異種分子AとのC値も求める（下図）ので、すべての点（分子）についてC値が算出され、共局在の度合いが可視化される。

参考文献・サイト

Coordinate-based colocalization analysis of single-molecule localization microscopy data

Nanometer resolved single-molecule colocalization of nuclear factors by two-color super resolution microscopy imaging

Lama: The LocAlization Microscopy Analyzer