שיפור מפות צפיפות על ידי הסרת רוב החלקיקים בערימות סופיות של מיקרוסקופ אלקטרונים קריוגני של חלקיק יחיד

מיקרוסקופ אלקטרונים קריוגני חיוני לקביעת מבנים כמעט אטומיים של מקרומולקולות ביולוגיות. למרות הסתמכותו על ממוצע של מספר רב של תמונות נמוכות אות לרעש, המספר האופטימלי של חלקיקים הדרושים לרזולוציה ספציפית נותר לא ידוע. מגבלה זו מעכבת את ההתקדמות בניתוח הדגימות ובשיטות ההכנה.

כדי להתמודד עם זה, אנו מציגים שיטת מיון איטרטיבית, CryoSieve. בחירת פרוטוקול סטנדרטית כוללת סיווג דו-ממדי ותלת ממדי, קריטריוני מיון פרוטוקולים אחרים כגון שיטת המתאם הצולב המנורמל, גישת עקביות הגרף הזוויתי וסיווג אי-היישור נמצאים כעת בשימוש. ניסויים נרחבים מראים כי CryoSieve עולה בביצועיו על אלגוריתמים אחרים למיון חלקיקי cryo-EM, וחושפים כי רוב החלקיקים אינם נחוצים בערימות סופיות.

מיעוט החלקיקים שנותרו בערימות הסופיות מניב משרעת ברזולוציה גבוהה מאוד במפות צפיפות שחזור. עבור ערכות נתונים מסוימות, גודלה של תת-הקבוצה הטובה ביותר מתקרב לגבול התיאורטי. ב- cryo-EM, הכנת דוגמאות מעכבת את זרימת העבודה.

בשל היעדר מדדים סטנדרטיים להשוואת פרוטוקולים, היחס בין חלקיקים נבחרים לחלקיקים שנאספו יכול לשמש כמדד איכות. בחינת הפיזור המרחבי והזמני שלהם עשויה גם להדגיש גורמים פיזיקליים מרכזיים ביעילות ההכנה.