Улучшение карт плотности за счет удаления большинства частиц в окончательных стеках криогенной электронной микроскопии с помощью одной частицы

Криогенная электронная микроскопия необходима для определения околоатомных структур биологических макромолекул. Несмотря на то, что он полагается на усреднение многочисленных изображений с низким соотношением сигнал/шум, оптимальное количество частиц, необходимое для определенного разрешения, остается неизвестным. Это ограничение препятствует прогрессу в анализе и методах подготовки образцов.

Чтобы решить эту проблему, мы внедряем метод итерационной сортировки CryoSieve. Стандартный выбор протоколов включает в себя двумерную и трехмерную классификацию, в настоящее время используются другие критерии сортировки протоколов, такие как нормализованный метод взаимной корреляции, подход на основе согласованности углового графа и классификация по невыравниванию. Обширные эксперименты показывают, что CryoSieve превосходит другие алгоритмы сортировки частиц Cryo-EM, показывая, что большинство частиц не нужны в конечных стопках.

Меньшая часть частиц, остающихся в конечных стеках, дает амплитуду с очень высоким разрешением на картах реконструктивной плотности. Для некоторых наборов данных размер самого тонкого подмножества приближается к теоретическому пределу. В cryo-EM подготовка образцов затрудняет рабочий процесс.

Из-за отсутствия стандартных метрик для сравнения протоколов, соотношение выбранных и собранных частиц могло бы служить метрикой качества. Изучение их пространственного и временного распределения также может выявить ключевые физические факторы эффективности подготовки.