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应用单张冷冻电镜显微照片解析近原子分辨率的单颗粒三维重构
1
作者
杨梓
范潇
王宏伟
《电子显微学报》
北大核心
2025年第1期91-105,共15页
冷冻电镜单颗粒三维重构方法解析生物大分子结构通常需要收集大量的照片进行分析。本工作证明当冷冻样品质量足够好时,仅使用单张冷冻电镜显微照片上的蛋白颗粒图像就可以获得近原子级分辨率的单颗粒三维重构密度图,并分别解析了apoferr...
冷冻电镜单颗粒三维重构方法解析生物大分子结构通常需要收集大量的照片进行分析。本工作证明当冷冻样品质量足够好时,仅使用单张冷冻电镜显微照片上的蛋白颗粒图像就可以获得近原子级分辨率的单颗粒三维重构密度图,并分别解析了apoferritin和20S蛋白酶体的三维结构。研究发现,由于蛋白分子颗粒在样品中Z轴不同位置的分布和电子显微镜的像散作用对单张照片中衬度传递函数零点缺失形成了综合补偿效应,从而在单颗粒三维重构中有效恢复了空间频率全域内的结构信息。本研究通过分析不同累计曝光剂量数据的三维重构发现,保存无损高频信息以及足够角度搜索的低频信息的最低辐照剂量其实远低于当前通用的累积曝光量。据此,本工作估算了完成正确高分辨率三维结构解析所需要的最低辐照剂量以及最小颗粒数。本工作加深了我们对冷冻电镜数据信号在图像中保存的理解,为开发更好的冷冻电镜数据采集策略、更好地保存完整高频信号提供了实验上的启示。
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关键词
冷冻
电镜
(
cryo⁃
em
)
单颗粒分析(SPA)
衬度传递函数(CTF)
信噪比(SNR)
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职称材料
题名
应用单张冷冻电镜显微照片解析近原子分辨率的单颗粒三维重构
1
作者
杨梓
范潇
王宏伟
机构
清华大学生命科学学院
北京市生物结构前沿研究中心
清华-北大生命科学联合中心
出处
《电子显微学报》
北大核心
2025年第1期91-105,共15页
基金
国家自然科学基金资助项目(H.-W.W.No.31825009).
文摘
冷冻电镜单颗粒三维重构方法解析生物大分子结构通常需要收集大量的照片进行分析。本工作证明当冷冻样品质量足够好时,仅使用单张冷冻电镜显微照片上的蛋白颗粒图像就可以获得近原子级分辨率的单颗粒三维重构密度图,并分别解析了apoferritin和20S蛋白酶体的三维结构。研究发现,由于蛋白分子颗粒在样品中Z轴不同位置的分布和电子显微镜的像散作用对单张照片中衬度传递函数零点缺失形成了综合补偿效应,从而在单颗粒三维重构中有效恢复了空间频率全域内的结构信息。本研究通过分析不同累计曝光剂量数据的三维重构发现,保存无损高频信息以及足够角度搜索的低频信息的最低辐照剂量其实远低于当前通用的累积曝光量。据此,本工作估算了完成正确高分辨率三维结构解析所需要的最低辐照剂量以及最小颗粒数。本工作加深了我们对冷冻电镜数据信号在图像中保存的理解,为开发更好的冷冻电镜数据采集策略、更好地保存完整高频信号提供了实验上的启示。
关键词
冷冻
电镜
(
cryo⁃
em
)
单颗粒分析(SPA)
衬度传递函数(CTF)
信噪比(SNR)
Keywords
cryo⁃
em
single particle analysis(SPA)
contrast transfer function(CTF)
signal-to-noise ratio(SNR)
分类号
Q6 [生物学—生物物理学]
Q334 [生物学—遗传学]
Q336 [生物学—遗传学]
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题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
应用单张冷冻电镜显微照片解析近原子分辨率的单颗粒三维重构
杨梓
范潇
王宏伟
《电子显微学报》
北大核心
2025
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