Abstract

Using oscillating optical tweezers, we show that controlled alignment of rod-shaped bacterial cells allows imaging fluorescently labeled three-dimensional (3D) subcellular structures from different, optimized viewpoints. To illustrate our method, we analyze the Z ring of E. coli. We obtain that the radial width of the Z ring in unconstricted cells is about 120 nm. This result suggests that the Z ring consists of an extremely sparse network of FtsZ filaments.

© 2012 Optical Society of America

PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. R. H. Webb, Rep. Prog. Phys. 59, 427 (1996).
    [CrossRef]
  2. D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
    [CrossRef]
  3. J. B. Sibarita, Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 95, 201 (2005).
  4. K. Grunewald, O. Medalia, A. Gross, A. C. Steven, and W. Baumeister, Biophys. Chem. 100, 577 (2003).
    [CrossRef]
  5. G. Carmon and M. Feingold, Opt. Lett. 36, 40 (2011).
    [CrossRef]
  6. G. Carmon and M. Feingold, J. Nanophoton. 5, 051803 (2011).
    [CrossRef]
  7. D. W. Adams and J. Errington, Nat. Rev. Microbiol. 7, 642 (2009).
    [CrossRef]
  8. L. Zhuo, M. J. Trimble, Y. V. Brun, and G. J. Jensen, EMBO J. 26, 4694 (2007).
    [CrossRef]
  9. G. Fu, T. Huang, J. Buss, C. Coltharp, Z. Hensel, and J. Xiao, Plos ONE 5, e12680 (2010).
  10. J. Stricker, P. Maddox, E. D. Salmon, and H. P. Erickson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 3171 (2002).
    [CrossRef]
  11. D. S. Weiss, J. Chen, J. Ghigo, D. Boyd, and J. Beckwith, J. Bacteriol. 181, 508 (1999).
  12. S. Thanedar and W. Margolin, Curr. Biol. 14, 1167 (2004).
    [CrossRef]
  13. R. Tsukanov, G. Reshes, G. Carmon, E. Fischer-Friedrich, N. S. Gov, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Biol. 8, 066003 (2011).
    [CrossRef]
  14. G. Reshes, S. Vanounou, I. Fishov, and M. Feingold, Biophys. J. 94, 251 (2008).
    [CrossRef]
  15. E. Itan, G. Carmon, A. Rabinovitch, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Rev. E 77, 061902 (2008).
    [CrossRef]
  16. M. Gu, Advanced Optical Imaging Theory (Springer-Verlag, 2000).

2011

G. Carmon and M. Feingold, J. Nanophoton. 5, 051803 (2011).
[CrossRef]

R. Tsukanov, G. Reshes, G. Carmon, E. Fischer-Friedrich, N. S. Gov, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Biol. 8, 066003 (2011).
[CrossRef]

G. Carmon and M. Feingold, Opt. Lett. 36, 40 (2011).
[CrossRef]

2010

G. Fu, T. Huang, J. Buss, C. Coltharp, Z. Hensel, and J. Xiao, Plos ONE 5, e12680 (2010).

2009

D. W. Adams and J. Errington, Nat. Rev. Microbiol. 7, 642 (2009).
[CrossRef]

2008

G. Reshes, S. Vanounou, I. Fishov, and M. Feingold, Biophys. J. 94, 251 (2008).
[CrossRef]

E. Itan, G. Carmon, A. Rabinovitch, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Rev. E 77, 061902 (2008).
[CrossRef]

2007

L. Zhuo, M. J. Trimble, Y. V. Brun, and G. J. Jensen, EMBO J. 26, 4694 (2007).
[CrossRef]

2005

J. B. Sibarita, Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 95, 201 (2005).

2004

S. Thanedar and W. Margolin, Curr. Biol. 14, 1167 (2004).
[CrossRef]

2003

K. Grunewald, O. Medalia, A. Gross, A. C. Steven, and W. Baumeister, Biophys. Chem. 100, 577 (2003).
[CrossRef]

2002

J. Stricker, P. Maddox, E. D. Salmon, and H. P. Erickson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 3171 (2002).
[CrossRef]

1999

D. S. Weiss, J. Chen, J. Ghigo, D. Boyd, and J. Beckwith, J. Bacteriol. 181, 508 (1999).

1996

R. H. Webb, Rep. Prog. Phys. 59, 427 (1996).
[CrossRef]

1991

D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef]

Adams, D. W.

D. W. Adams and J. Errington, Nat. Rev. Microbiol. 7, 642 (2009).
[CrossRef]

Baumeister, W.

K. Grunewald, O. Medalia, A. Gross, A. C. Steven, and W. Baumeister, Biophys. Chem. 100, 577 (2003).
[CrossRef]

Beckwith, J.

D. S. Weiss, J. Chen, J. Ghigo, D. Boyd, and J. Beckwith, J. Bacteriol. 181, 508 (1999).

Boyd, D.

D. S. Weiss, J. Chen, J. Ghigo, D. Boyd, and J. Beckwith, J. Bacteriol. 181, 508 (1999).

Brun, Y. V.

L. Zhuo, M. J. Trimble, Y. V. Brun, and G. J. Jensen, EMBO J. 26, 4694 (2007).
[CrossRef]

Buss, J.

G. Fu, T. Huang, J. Buss, C. Coltharp, Z. Hensel, and J. Xiao, Plos ONE 5, e12680 (2010).

Carmon, G.

R. Tsukanov, G. Reshes, G. Carmon, E. Fischer-Friedrich, N. S. Gov, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Biol. 8, 066003 (2011).
[CrossRef]

G. Carmon and M. Feingold, Opt. Lett. 36, 40 (2011).
[CrossRef]

G. Carmon and M. Feingold, J. Nanophoton. 5, 051803 (2011).
[CrossRef]

E. Itan, G. Carmon, A. Rabinovitch, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Rev. E 77, 061902 (2008).
[CrossRef]

Chang, W.

D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef]

Chen, J.

D. S. Weiss, J. Chen, J. Ghigo, D. Boyd, and J. Beckwith, J. Bacteriol. 181, 508 (1999).

Coltharp, C.

G. Fu, T. Huang, J. Buss, C. Coltharp, Z. Hensel, and J. Xiao, Plos ONE 5, e12680 (2010).

Erickson, H. P.

J. Stricker, P. Maddox, E. D. Salmon, and H. P. Erickson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 3171 (2002).
[CrossRef]

Errington, J.

D. W. Adams and J. Errington, Nat. Rev. Microbiol. 7, 642 (2009).
[CrossRef]

Feingold, M.

G. Carmon and M. Feingold, J. Nanophoton. 5, 051803 (2011).
[CrossRef]

R. Tsukanov, G. Reshes, G. Carmon, E. Fischer-Friedrich, N. S. Gov, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Biol. 8, 066003 (2011).
[CrossRef]

G. Carmon and M. Feingold, Opt. Lett. 36, 40 (2011).
[CrossRef]

E. Itan, G. Carmon, A. Rabinovitch, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Rev. E 77, 061902 (2008).
[CrossRef]

G. Reshes, S. Vanounou, I. Fishov, and M. Feingold, Biophys. J. 94, 251 (2008).
[CrossRef]

Fischer-Friedrich, E.

R. Tsukanov, G. Reshes, G. Carmon, E. Fischer-Friedrich, N. S. Gov, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Biol. 8, 066003 (2011).
[CrossRef]

Fishov, I.

R. Tsukanov, G. Reshes, G. Carmon, E. Fischer-Friedrich, N. S. Gov, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Biol. 8, 066003 (2011).
[CrossRef]

E. Itan, G. Carmon, A. Rabinovitch, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Rev. E 77, 061902 (2008).
[CrossRef]

G. Reshes, S. Vanounou, I. Fishov, and M. Feingold, Biophys. J. 94, 251 (2008).
[CrossRef]

Flotte, T.

D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef]

Fu, G.

G. Fu, T. Huang, J. Buss, C. Coltharp, Z. Hensel, and J. Xiao, Plos ONE 5, e12680 (2010).

Fujimoto, J. G.

D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef]

Ghigo, J.

D. S. Weiss, J. Chen, J. Ghigo, D. Boyd, and J. Beckwith, J. Bacteriol. 181, 508 (1999).

Gov, N. S.

R. Tsukanov, G. Reshes, G. Carmon, E. Fischer-Friedrich, N. S. Gov, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Biol. 8, 066003 (2011).
[CrossRef]

Gregory, K.

D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef]

Gross, A.

K. Grunewald, O. Medalia, A. Gross, A. C. Steven, and W. Baumeister, Biophys. Chem. 100, 577 (2003).
[CrossRef]

Grunewald, K.

K. Grunewald, O. Medalia, A. Gross, A. C. Steven, and W. Baumeister, Biophys. Chem. 100, 577 (2003).
[CrossRef]

Gu, M.

M. Gu, Advanced Optical Imaging Theory (Springer-Verlag, 2000).

Hee, M. R.

D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef]

Hensel, Z.

G. Fu, T. Huang, J. Buss, C. Coltharp, Z. Hensel, and J. Xiao, Plos ONE 5, e12680 (2010).

Huang, D.

D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef]

Huang, T.

G. Fu, T. Huang, J. Buss, C. Coltharp, Z. Hensel, and J. Xiao, Plos ONE 5, e12680 (2010).

Itan, E.

E. Itan, G. Carmon, A. Rabinovitch, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Rev. E 77, 061902 (2008).
[CrossRef]

Jensen, G. J.

L. Zhuo, M. J. Trimble, Y. V. Brun, and G. J. Jensen, EMBO J. 26, 4694 (2007).
[CrossRef]

Lin, C. P.

D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef]

Maddox, P.

J. Stricker, P. Maddox, E. D. Salmon, and H. P. Erickson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 3171 (2002).
[CrossRef]

Margolin, W.

S. Thanedar and W. Margolin, Curr. Biol. 14, 1167 (2004).
[CrossRef]

Medalia, O.

K. Grunewald, O. Medalia, A. Gross, A. C. Steven, and W. Baumeister, Biophys. Chem. 100, 577 (2003).
[CrossRef]

Puliafito, C. A.

D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef]

Rabinovitch, A.

E. Itan, G. Carmon, A. Rabinovitch, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Rev. E 77, 061902 (2008).
[CrossRef]

Reshes, G.

R. Tsukanov, G. Reshes, G. Carmon, E. Fischer-Friedrich, N. S. Gov, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Biol. 8, 066003 (2011).
[CrossRef]

G. Reshes, S. Vanounou, I. Fishov, and M. Feingold, Biophys. J. 94, 251 (2008).
[CrossRef]

Salmon, E. D.

J. Stricker, P. Maddox, E. D. Salmon, and H. P. Erickson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 3171 (2002).
[CrossRef]

Schuman, J. S.

D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef]

Sibarita, J. B.

J. B. Sibarita, Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 95, 201 (2005).

Steven, A. C.

K. Grunewald, O. Medalia, A. Gross, A. C. Steven, and W. Baumeister, Biophys. Chem. 100, 577 (2003).
[CrossRef]

Stinson, W. G.

D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef]

Stricker, J.

J. Stricker, P. Maddox, E. D. Salmon, and H. P. Erickson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 3171 (2002).
[CrossRef]

Swanson, E.

D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef]

Thanedar, S.

S. Thanedar and W. Margolin, Curr. Biol. 14, 1167 (2004).
[CrossRef]

Trimble, M. J.

L. Zhuo, M. J. Trimble, Y. V. Brun, and G. J. Jensen, EMBO J. 26, 4694 (2007).
[CrossRef]

Tsukanov, R.

R. Tsukanov, G. Reshes, G. Carmon, E. Fischer-Friedrich, N. S. Gov, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Biol. 8, 066003 (2011).
[CrossRef]

Vanounou, S.

G. Reshes, S. Vanounou, I. Fishov, and M. Feingold, Biophys. J. 94, 251 (2008).
[CrossRef]

Webb, R. H.

R. H. Webb, Rep. Prog. Phys. 59, 427 (1996).
[CrossRef]

Weiss, D. S.

D. S. Weiss, J. Chen, J. Ghigo, D. Boyd, and J. Beckwith, J. Bacteriol. 181, 508 (1999).

Xiao, J.

G. Fu, T. Huang, J. Buss, C. Coltharp, Z. Hensel, and J. Xiao, Plos ONE 5, e12680 (2010).

Zhuo, L.

L. Zhuo, M. J. Trimble, Y. V. Brun, and G. J. Jensen, EMBO J. 26, 4694 (2007).
[CrossRef]

Adv. Biochem. Eng. Biotechnol.

J. B. Sibarita, Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 95, 201 (2005).

Biophys. Chem.

K. Grunewald, O. Medalia, A. Gross, A. C. Steven, and W. Baumeister, Biophys. Chem. 100, 577 (2003).
[CrossRef]

Biophys. J.

G. Reshes, S. Vanounou, I. Fishov, and M. Feingold, Biophys. J. 94, 251 (2008).
[CrossRef]

Curr. Biol.

S. Thanedar and W. Margolin, Curr. Biol. 14, 1167 (2004).
[CrossRef]

EMBO J.

L. Zhuo, M. J. Trimble, Y. V. Brun, and G. J. Jensen, EMBO J. 26, 4694 (2007).
[CrossRef]

J. Bacteriol.

D. S. Weiss, J. Chen, J. Ghigo, D. Boyd, and J. Beckwith, J. Bacteriol. 181, 508 (1999).

J. Nanophoton.

G. Carmon and M. Feingold, J. Nanophoton. 5, 051803 (2011).
[CrossRef]

Nat. Rev. Microbiol.

D. W. Adams and J. Errington, Nat. Rev. Microbiol. 7, 642 (2009).
[CrossRef]

Opt. Lett.

Phys. Biol.

R. Tsukanov, G. Reshes, G. Carmon, E. Fischer-Friedrich, N. S. Gov, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Biol. 8, 066003 (2011).
[CrossRef]

Phys. Rev. E

E. Itan, G. Carmon, A. Rabinovitch, I. Fishov, and M. Feingold, Phys. Rev. E 77, 061902 (2008).
[CrossRef]

Plos ONE

G. Fu, T. Huang, J. Buss, C. Coltharp, Z. Hensel, and J. Xiao, Plos ONE 5, e12680 (2010).

Proc. Natl. Acad. Sci. USA

J. Stricker, P. Maddox, E. D. Salmon, and H. P. Erickson, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 99, 3171 (2002).
[CrossRef]

Rep. Prog. Phys.

R. H. Webb, Rep. Prog. Phys. 59, 427 (1996).
[CrossRef]

Science

D. Huang, E. Swanson, C. P. Lin, J. S. Schuman, W. G. Stinson, W. Chang, M. R. Hee, T. Flotte, K. Gregory, C. A. Puliafito, and J. G. Fujimoto, Science 254, 1178 (1991).
[CrossRef]

Other

M. Gu, Advanced Optical Imaging Theory (Springer-Verlag, 2000).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Metrics