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小角散射法评估质量、模型和分辨率。

Accurate assessment of mass, models and resolution by small-angle scattering.

机构信息

Life Sciences Division, Advanced Light Source, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA.

出版信息

Nature. 2013 Apr 25;496(7446):477-81. doi: 10.1038/nature12070.

DOI:10.1038/nature12070
PMID:23619693
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3714217/
Abstract

Modern small-angle scattering (SAS) experiments with X-rays or neutrons provide a comprehensive, resolution-limited observation of the thermodynamic state. However, methods for evaluating mass and validating SAS-based models and resolution have been inadequate. Here we define the volume of correlation, Vc, a SAS invariant derived from the scattered intensities that is specific to the structural state of the particle, but independent of concentration and the requirements of a compact, folded particle. We show that Vc defines a ratio, QR, that determines the molecular mass of proteins or RNA ranging from 10 to 1,000 kilodaltons. Furthermore, we propose a statistically robust method for assessing model-data agreements (χ(2)free) akin to cross-validation. Our approach prevents over-fitting of the SAS data and can be used with a newly defined metric, RSAS, for quantitative evaluation of resolution. Together, these metrics (Vc, QR, χ(2)free and RSAS) provide analytical tools for unbiased and accurate macromolecular structural characterizations in solution.

摘要

现代小角散射(SAS)实验,无论是 X 射线还是中子,都提供了对热力学状态的全面、分辨率受限的观察。然而,评估质量以及验证基于 SAS 的模型和分辨率的方法一直不够完善。在这里,我们定义了关联体积 Vc,这是一个从散射强度中导出的 SAS 不变量,它与粒子的结构状态有关,但与浓度以及对紧凑、折叠粒子的要求无关。我们表明,Vc 定义了一个比值 QR,它可以确定 10 到 1000 千道尔顿范围内的蛋白质或 RNA 的分子量。此外,我们提出了一种用于评估模型-数据一致性(χ(2)free)的统计稳健方法,类似于交叉验证。我们的方法可以防止 SAS 数据的过度拟合,并且可以与新定义的度量标准 RSAS 一起用于定量评估分辨率。这些度量标准(Vc、QR、χ(2)free 和 RSAS)共同为溶液中无偏且准确的大分子结构特征提供了分析工具。

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