תהליך עבודה חזק של עיבוד קריו-אלקטרון (cryo-EM) עם cryoSPARC, RELION ו- Scipion

ההתפתחויות האחרונות הן בתוכנות מכשור והן בתוכנת עיבוד תמונה הפכו מיקרוסקופיה קריו-אלקטרון של חלקיק יחיד (קריו-EM) לשיטה המועדפת על ביולוגים מבניים לקבוע מבנים ברזולוציה גבוהה של מגוון רחב של מקרומולקולות. חבילות תוכנה מרובות זמינות למשתמשים חדשים ומומחים לעיבוד תמונה וחישוב מבנה, המייעלים את אותה זרימת עבודה בסיסית: סרטים שנרכשו על ידי גלאי המיקרוסקופ עוברים תיקון להערכת תנועה והעברת ניגודיות (CTF) הנגרמת על ידי קרן. לאחר מכן, תמונות חלקיקים נבחרות ומופקות ממסגרות סרט ממוצעות לסיווג דו-ממדי ותלת-ממדי איטראטיבי, ולאחר מכן שחזור, עידון ואימות תלת-ממדיים. מכיוון שחבילות תוכנה שונות משתמשות באלגוריתמים שונים ודורשות רמות שונות של מומחיות כדי לפעול, המפות התלת-ממדיות שהן מייצרות שונות לעתים קרובות באיכות וברזולוציה. לכן, משתמשים באופן קבוע להעביר נתונים בין מגוון רחב של תוכניות לקבלת תוצאות אופטימליות. מאמר זה מספק מדריך למשתמשים לנווט בזרימת עבודה על פני חבילות התוכנה הפופולריות: cryoSPARC v3, RELION-3 ו- Scipion 3 כדי לקבל מבנה רזולוציה כמעט אטומית של הווירוס הקשור לאדנו (AAV). אנו מפרטים תחילה צינור עיבוד תמונה עם cryoSPARC v3, שכן האלגוריתמים היעילים שלו ו- GUI קל לשימוש מאפשרים למשתמשים להגיע במהירות למפה תלת-ממדית. בשלב הבא, אנו משתמשים ב- PyEM ובסקריפטים פנימיים כדי להמיר ולהעביר קואורדינטות חלקיקים מהשחזור התלת-ממדי האיכותי ביותר המתקבל ב- cryoSPARC v3 ל- RELION-3 ו- Scipion 3 ולחשב מחדש מפות תלת-ממדיות. לבסוף, אנו מתארים שלבים לעידון נוסף ואימות של המבנים המתקבלים על ידי שילוב אלגוריתמים מ- RELION-3 ו- Scipion 3. במאמר זה, אנו מתארים כיצד לנצל ביעילות שלוש פלטפורמות עיבוד כדי ליצור זרימת עבודה אחת וחזקה החלה על מגוון ערכות נתונים לקביעת מבנה ברזולוציה גבוהה.