単粒子解析

単粒子解析法とは、Single Particle Analysis(SPA)の日本語訳である。単粒子とは、画像中の粒子（対象）が元来、２次元的にもしくは３次元的に同じ形をしていることを仮定して、その２次元、３次元構造解析を行う画像処理法のひとつである。

２次元単粒子解析

２次元単粒子解析とは、２次元で得られている電子顕微鏡投影像を分類し、それぞれを平均し、構造の違いを論じるための解析方法を指します。

３次元単粒子解析

　元々の粒子の構造が３次元的に単一であることを仮定して、２次元の粒子画像群から３次元構造を再構成する画像処理法を指します。その手順は、下記のようになります。

ROI（粒子画像の抽出）

電子顕微鏡画像の前処理

電子顕微鏡画像から粒子画像の抽出

主にDisplay2を使用して、粒子部分をROIファイルとして切り出します。

参照画像の作成

参照画像の準備(mrcImageModelCreate, pdb2mrc etc.)

３次元再構成

３次元再構成を行うためには多くの参照投影像が必要になりますので、Makefileを使用することをお薦めします。

Makefileの例がこちらにあります。

こちらを元に目的に合わせて、Makefileを変更するとよいでしょう。

参照画像から２次元の参照投影像のセットを生成

参照画像からmrc3Dto2Dを使用して、２次元の参照投影像を作成します。

Makefileを再利用する場合は以下の設定を確認します。
例. 121p-shift.ref3d を元に参照投影像121p-shift.ref2dを作成する場合(y軸, 軸周りに0度 ~ 360度未満の範囲で30度刻み)

INITIAL=121p-shift.ref
#
# Search Area for 3D
#
ROTMODE=YOYS

#
# Search Area for 3D
#
ROTMODE=YOYS
# Rot1
ROT1MIN=0
ROT1MAX=359
ROT1D=30

# Rot2
ROT2MIN=0
ROT2MAX=359
ROT2D=30

# Rot3
ROT3MIN=0
ROT3MAX=0
ROT3D=30

設定確認後、make 121p-shift.ref2dと入力すれば参照投影像が作成されます。

最も類似度（相関値）の高い参照投影像の角度を粒子画像の投影角として決定

mrcImageAutoRotationCorrelationを使用して粒子画像の投影角を決定します。

三次元像を再構成する

mrc2Dto3Dを使用して三次元像を再構成します。

三次元像の分解能・質の確認

出来上がった三次元像を参照像と比較して、分解能や質を確認します。

主に使用するコマンド
mrcImageFourierShellCorrelation

mrcImageFOMCalc