سير عمل قوي لمعالجة المجهر الإلكتروني المبرد أحادي الجسيمات (cryo-EM) باستخدام cryoSPARC و RELION و Scipion

جعلت التطورات الحديثة في كل من الأجهزة وبرامج معالجة الصور المجهر الإلكتروني المبرد أحادي الجسيمات (cryo-EM) الطريقة المفضلة لعلماء الأحياء الهيكلية لتحديد الهياكل عالية الدقة لمجموعة واسعة من الجزيئات الكبيرة. تتوفر مجموعات برامج متعددة للمستخدمين الجدد والخبراء لمعالجة الصور وحساب الهيكل ، مما يبسط نفس سير العمل الأساسي: تخضع الأفلام التي يتم الحصول عليها بواسطة كاشفات المجهر للتصحيح لتقدير وظيفة الحركة ونقل التباين (CTF) الناجم عن الحزمة. بعد ذلك ، يتم اختيار صور الجسيمات واستخراجها من إطارات الأفلام المتوسطة للتصنيف التكراري 2D و 3D ، تليها إعادة البناء ثلاثية الأبعاد والصقل والتحقق من الصحة. نظرا لأن حزم البرامج المختلفة تستخدم خوارزميات مختلفة وتتطلب مستويات مختلفة من الخبرة للعمل ، فإن خرائط 3D التي تولدها غالبا ما تختلف في الجودة والدقة. وبالتالي ، يقوم المستخدمون بنقل البيانات بانتظام بين مجموعة متنوعة من البرامج للحصول على أفضل النتائج. توفر هذه الورقة دليلا للمستخدمين للتنقل في سير العمل عبر حزم البرامج الشائعة: cryoSPARC v3 و RELION-3 و Scipion 3 للحصول على بنية دقة شبه ذرية للفيروس المرتبط بالغدة الدرقية (AAV). نقوم أولا بتفصيل خط أنابيب معالجة الصور باستخدام cryoSPARC v3 ، حيث تسمح خوارزمياته الفعالة وواجهة المستخدم الرسومية سهلة الاستخدام للمستخدمين بالوصول بسرعة إلى خريطة ثلاثية الأبعاد. في الخطوة التالية ، نستخدم PyEM والبرامج النصية الداخلية لتحويل ونقل إحداثيات الجسيمات من أفضل جودة لإعادة الإعمار ثلاثية الأبعاد التي تم الحصول عليها في cryoSPARC v3 إلى RELION-3 و Scipion 3 وإعادة حساب الخرائط ثلاثية الأبعاد. وأخيرا، نحدد خطوات لمزيد من التحسين والتحقق من صحة الهياكل الناتجة من خلال دمج خوارزميات من RELION-3 و Scipion 3. في هذه المقالة ، نصف كيفية الاستخدام الفعال لثلاث منصات معالجة لإنشاء سير عمل واحد وقوي ينطبق على مجموعة متنوعة من مجموعات البيانات لتحديد الهيكل عالي الدقة.