• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

从单粒子电子显微镜图像中高效确定初始体积。

Efficient initial volume determination from electron microscopy images of single particles.

机构信息

Biocomputing Unit, Centro Nacional de Biotecnología-CSIC, C/Darwin 3 and Escuela Politécnica Superior, Universidad Autónoma de Madrid, C/Francisco Tomás y Valiente, 28049, Cantoblanco (Madrid), Spain.

出版信息

Bioinformatics. 2014 Oct 15;30(20):2891-8. doi: 10.1093/bioinformatics/btu404. Epub 2014 Jun 27.

DOI:10.1093/bioinformatics/btu404
PMID:24974203
Abstract

MOTIVATION

Structural information of macromolecular complexes provides key insights into the way they carry out their biological functions. The reconstruction process leading to the final 3D map requires an approximate initial model. Generation of an initial model is still an open and challenging problem in single-particle analysis.

RESULTS

We present a fast and efficient approach to obtain a reliable, low-resolution estimation of the 3D structure of a macromolecule, without any a priori knowledge, addressing the well-known issue of initial volume estimation in the field of single-particle analysis. The input of the algorithm is a set of class average images obtained from individual projections of a biological object at random and unknown orientations by transmission electron microscopy micrographs. The proposed method is based on an initial non-lineal dimensionality reduction approach, which allows to automatically selecting representative small sets of class average images capturing the most of the structural information of the particle under study. These reduced sets are then used to generate volumes from random orientation assignments. The best volume is determined from these guesses using a random sample consensus (RANSAC) approach. We have tested our proposed algorithm, which we will term 3D-RANSAC, with simulated and experimental data, obtaining satisfactory results under the low signal-to-noise conditions typical of cryo-electron microscopy.

AVAILABILITY

The algorithm is freely available as part of the Xmipp 3.1 package [http://xmipp.cnb.csic.es].

CONTACT

jvargas@cnb.csic.es

SUPPLEMENTARY INFORMATION

Supplementary data are available at Bioinformatics online.

摘要

动机

大分子复合物的结构信息为它们执行生物功能的方式提供了关键的见解。导致最终 3D 图谱的重建过程需要一个近似的初始模型。初始模型的生成仍然是单颗粒分析中的一个开放和具有挑战性的问题。

结果

我们提出了一种快速有效的方法,能够在没有任何先验知识的情况下,获得大分子 3D 结构的可靠、低分辨率估计,解决了单颗粒分析领域中众所周知的初始体积估计问题。该算法的输入是一组通过透射电子显微镜显微照片以随机和未知方向获得的生物物体的单个投影的类平均图像。所提出的方法基于初始非线性降维方法,该方法允许自动选择代表捕捉研究粒子的大部分结构信息的类平均图像的小集合。然后,从这些随机取向分配中使用这些减少的集合来生成体积。从这些猜测中使用随机样本一致性(RANSAC)方法确定最佳体积。我们已经使用模拟和实验数据测试了我们提出的算法,该算法我们将其称为 3D-RANSAC,在典型的低温电子显微镜低信噪比条件下获得了令人满意的结果。

可用性

该算法作为 Xmipp 3.1 包的一部分免费提供[http://xmipp.cnb.csic.es]。

联系人

jvargas@cnb.csic.es

补充信息

补充数据可在“Bioinformatics”在线获取。

相似文献

1
Efficient initial volume determination from electron microscopy images of single particles.从单粒子电子显微镜图像中高效确定初始体积。
Bioinformatics. 2014 Oct 15;30(20):2891-8. doi: 10.1093/bioinformatics/btu404. Epub 2014 Jun 27.
2
A statistical approach to the initial volume problem in Single Particle Analysis by Electron Microscopy.电子显微镜单颗粒分析中初始体积问题的统计方法
J Struct Biol. 2015 Mar;189(3):213-9. doi: 10.1016/j.jsb.2015.01.009. Epub 2015 Jan 28.
3
Particle quality assessment and sorting for automatic and semiautomatic particle-picking techniques.粒子质量评估和分类,用于自动和半自动粒子挑选技术。
J Struct Biol. 2013 Sep;183(3):342-353. doi: 10.1016/j.jsb.2013.07.015. Epub 2013 Aug 6.
4
FASTDEF: fast defocus and astigmatism estimation for high-throughput transmission electron microscopy.FASTDEF:用于高通量透射电子显微镜的快速离焦和像散估计。
J Struct Biol. 2013 Feb;181(2):136-48. doi: 10.1016/j.jsb.2012.12.006. Epub 2012 Dec 20.
5
Hybrid Electron Microscopy Normal Mode Analysis graphical interface and protocol.混合电子显微镜正常模式分析图形界面及协议。
J Struct Biol. 2014 Nov;188(2):134-41. doi: 10.1016/j.jsb.2014.09.005. Epub 2014 Sep 27.
6
A multiresolution approach to orientation assignment in 3D electron microscopy of single particles.单颗粒三维电子显微镜中取向分配的多分辨率方法。
J Struct Biol. 2004 Jun;146(3):381-92. doi: 10.1016/j.jsb.2004.01.006.
7
A pattern matching approach to the automatic selection of particles from low-contrast electron micrographs.一种基于模式匹配的从低对比度电子显微图像中自动选择粒子的方法。
Bioinformatics. 2013 Oct 1;29(19):2460-8. doi: 10.1093/bioinformatics/btt429. Epub 2013 Aug 19.
8
PRIME: probabilistic initial 3D model generation for single-particle cryo-electron microscopy.PRIME:单颗粒冷冻电子显微镜的概率初始 3D 模型生成。
Structure. 2013 Aug 6;21(8):1299-306. doi: 10.1016/j.str.2013.07.002.
9
Single particle electron microscopy reconstruction of the exosome complex using the random conical tilt method.使用随机锥形倾斜法对外泌体复合物进行单颗粒电子显微镜重建。
J Vis Exp. 2011 Mar 28(49):2574. doi: 10.3791/2574.
10
A robust approach to ab initio cryo-electron microscopy initial volume determination.从头开始的低温电子显微镜初始体积测定的稳健方法。
J Struct Biol. 2019 Dec 1;208(3):107397. doi: 10.1016/j.jsb.2019.09.014. Epub 2019 Sep 27.

引用本文的文献

1
PyReconstruct: A fully open-source, collaborative successor to Reconstruct.PyReconstruct:Reconstruct的一个完全开源的协作式后续版本。
Proc Natl Acad Sci U S A. 2025 Aug 5;122(31):e2505822122. doi: 10.1073/pnas.2505822122. Epub 2025 Jul 30.
2
Probabilistic single-particle cryo-EM ab initio 3D reconstruction in SIMPLE.在SIMPLE中进行概率单粒子冷冻电镜从头三维重建。
Acta Crystallogr D Struct Biol. 2025 Aug 1;81(Pt 8):396-409. doi: 10.1107/S2059798325005686. Epub 2025 Jul 7.
3
Structural recognition and stabilization of tyrosine hydroxylase by the J-domain protein DNAJC12.
J结构域蛋白DNAJC12对酪氨酸羟化酶的结构识别与稳定作用
Nat Commun. 2025 Mar 20;16(1):2755. doi: 10.1038/s41467-025-57733-6.
4
Scipion3: A workflow engine for cryo-electron microscopy image processing and structural biology.Scipion3:用于冷冻电子显微镜图像处理和结构生物学的工作流程引擎。
Biol Imaging. 2023 Jun 29;3:e13. doi: 10.1017/S2633903X23000132. eCollection 2023.
5
The self-association equilibrium of DNAJA2 regulates its interaction with unfolded substrate proteins and with Hsc70.DNAJA2 的自缔合平衡调节其与未折叠底物蛋白以及与 Hsc70 的相互作用。
Nat Commun. 2023 Sep 5;14(1):5436. doi: 10.1038/s41467-023-41150-8.
6
Emerging Themes in CryoEM─Single Particle Analysis Image Processing.新兴主题在 CryoEM-单颗粒分析图像处理。
Chem Rev. 2022 Sep 14;122(17):13915-13951. doi: 10.1021/acs.chemrev.1c00850. Epub 2022 Jul 4.
7
On bias, variance, overfitting, gold standard and consensus in single-particle analysis by cryo-electron microscopy.关于 cryo-electron microscopy 单颗粒分析中的偏差、方差、过拟合、金标准和共识。
Acta Crystallogr D Struct Biol. 2022 Apr 1;78(Pt 4):410-423. doi: 10.1107/S2059798322001978. Epub 2022 Mar 16.
8
Cryo-EM structure of a tetrameric photosystem I from TS-821, a thermophilic, unicellular, non-heterocyst-forming cyanobacterium.TS-821 嗜热、单细胞、非异形胞形成蓝细菌四聚体光系统 I 的低温电镜结构。
Plant Commun. 2021 Oct 13;3(1):100248. doi: 10.1016/j.xplc.2021.100248. eCollection 2022 Jan 10.
9
Structural mechanism for tyrosine hydroxylase inhibition by dopamine and reactivation by Ser40 phosphorylation.结构机制酪氨酸羟化酶抑制多巴胺和再激活丝氨酸 40 磷酸化。
Nat Commun. 2022 Jan 10;13(1):74. doi: 10.1038/s41467-021-27657-y.
10
Advances in Xmipp for Cryo-Electron Microscopy: From Xmipp to Scipion.Xmipp 在冷冻电子显微镜方面的进展:从 Xmipp 到 Scipion。
Molecules. 2021 Oct 15;26(20):6224. doi: 10.3390/molecules26206224.