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冷冻电子显微镜中单颗粒的图像处理:方法结合的威力。

Image Processing in Cryo-Electron Microscopy of Single Particles: The Power of Combining Methods.

机构信息

National Centre for Biotechnology (CSIC), Madrid, Spain.

Masaryk University, Brno, Czech Republic.

出版信息

Methods Mol Biol. 2021;2305:257-289. doi: 10.1007/978-1-0716-1406-8_13.

DOI:10.1007/978-1-0716-1406-8_13
PMID:33950394
Abstract

Cryo-electron microscopy has established as a mature structural biology technique to elucidate the three-dimensional structure of biological macromolecules. The Coulomb potential of the sample is imaged by an electron beam, and fast semi-conductor detectors produce movies of the sample under study. These movies have to be further processed by a whole pipeline of image-processing algorithms that produce the final structure of the macromolecule. In this chapter, we illustrate this whole processing pipeline putting in value the strength of "meta algorithms," which are the combination of several algorithms, each one with different mathematical rationale, in order to distinguish correctly from incorrectly estimated parameters. We show how this strategy leads to superior performance of the whole pipeline as well as more confident assessments about the reconstructed structures. The "meta algorithms" strategy is common to many fields and, in particular, it has provided excellent results in bioinformatics. We illustrate this combination using the workflow engine, Scipion.

摘要

冷冻电子显微镜已经成为一种成熟的结构生物学技术,可用于阐明生物大分子的三维结构。电子束对样品的库仑势进行成像,而快速半导体探测器则生成研究样品的电影。这些电影必须经过一系列图像处理算法的进一步处理,这些算法生成大分子的最终结构。在本章中,我们通过“元算法”的优势来说明整个处理管道,“元算法”是将具有不同数学原理的几个算法组合在一起,以正确区分正确和不正确的估计参数。我们展示了这种策略如何提高整个管道的性能,并对重建结构做出更有信心的评估。“元算法”策略在许多领域都很常见,特别是在生物信息学中提供了出色的结果。我们使用工作流程引擎 Scipion 来说明这种组合。

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