「単粒子解析」の版間の差分
行395: | 行395: | ||
ROT1MAX=359 | ROT1MAX=359 | ||
ROT1D=30 | ROT1D=30 | ||
+ | nRot1=6 | ||
# Rot2 | # Rot2 | ||
行400: | 行401: | ||
ROT2MAX=359 | ROT2MAX=359 | ||
ROT2D=30 | ROT2D=30 | ||
+ | nRot2=6 | ||
# Rot3 | # Rot3 | ||
行405: | 行407: | ||
ROT3MAX=0 | ROT3MAX=0 | ||
ROT3D=30 | ROT3D=30 | ||
+ | nRot3=1 | ||
</pre> | </pre> | ||
<div>'''make .ref3d.ref2d'''と入力すれば参照投影像が作成されます。</div> | <div>'''make .ref3d.ref2d'''と入力すれば参照投影像が作成されます。</div> | ||
行441: | 行444: | ||
<br> | <br> | ||
− | ==== | + | ====粒子画像の再調整==== |
− | <div> | + | <div> 参照投影像が用意できたら、粒子画像と参照投影像を比較しやすくするための処理を行います。</div> |
<br> | <br> | ||
− | <div>[[Media:Input-121p-shiftr.2d-0000.roi| | + | |
+ | <div>1. Windowing</div> | ||
+ | <div>切り出した粒子画像の端には必要なデータは無いと推定し、端のデータを除去します。</div> | ||
+ | <br> | ||
+ | |||
+ | <div>[[Media:Input-121p-shiftr.2d-0000.roi|入力ファイル]]の画像</div> | ||
<table> | <table> | ||
<tr> | <tr> | ||
行459: | 行467: | ||
317.641<br> | 317.641<br> | ||
13.5938<br></p> | 13.5938<br></p> | ||
+ | </td> | ||
+ | </tr> | ||
+ | </table> | ||
+ | <br> | ||
+ | |||
+ | <div>今回は横:90%, 縦95%のWindowingを行います。</div> | ||
+ | <div>コマンド: [[mrcImageWindowing]] -i Input-121p-shiftr.2d-0000.roi -o Input-121p-shiftr.2d-0000.mask -W 0.1 0.0 0.05 0.0 -m 18</div> | ||
+ | <br> | ||
+ | |||
+ | <div>[[Media:Input-121p-shiftr.2d-0000.mask|出力ファイル]]の画像</div> | ||
+ | <table> | ||
+ | <tr> | ||
+ | <td>[[画像:Input-121p-shiftr-mask.png]]</td> | ||
+ | <td><p align="left">最小<br> | ||
+ | 最大<br> | ||
+ | 平均値<br> | ||
+ | 標準偏差<br> | ||
+ | 標準誤差<br></p> | ||
+ | </td> | ||
+ | <td><p align="left">-461.072 (17, 21, 0)<br> | ||
+ | 1098.8 (10, 13, 0)<br> | ||
+ | 49.6982<br> | ||
+ | 307.622<br> | ||
+ | 13.165<br></p> | ||
+ | </td> | ||
+ | </tr> | ||
+ | </table> | ||
+ | <br> | ||
+ | |||
+ | <div>2. パディング</div> | ||
+ | <div>粒子画像のサイズを参照投影像のサイズに合わせます。</div> | ||
+ | <div>[[Media:Input-121p-shiftr.2d-0000.mask|入力ファイル]]の画像</div> | ||
+ | <table> | ||
+ | <tr> | ||
+ | <td>[[画像:Input-121p-shiftr-mask.png]]</td> | ||
+ | <td><p align="left">最小<br> | ||
+ | 最大<br> | ||
+ | 平均値<br> | ||
+ | 標準偏差<br> | ||
+ | 標準誤差<br></p> | ||
+ | </td> | ||
+ | <td><p align="left">-461.072 (17, 21, 0)<br> | ||
+ | 1098.8 (10, 13, 0)<br> | ||
+ | 49.6982<br> | ||
+ | 307.622<br> | ||
+ | 13.165<br></p> | ||
+ | </td> | ||
+ | </tr> | ||
+ | </table> | ||
+ | <br> | ||
+ | |||
+ | <div>今回はサイズを64x64にします。</div> | ||
+ | <div>コマンド: [[mrcImagePad]] -i Input-121p-shiftr.2d-0000.mask -o Input-121p-shiftr.2d-0000.pad -W 64 -H 64</div> | ||
+ | <br> | ||
+ | |||
+ | <div>[[Media:Input-121p-shiftr.2d-0000.pad|出力ファイル]]の画像</div> | ||
+ | <table> | ||
+ | <tr> | ||
+ | <td>[[画像:Input-121p-shiftr-pad.png]]</td> | ||
+ | <td><p align="left">最小<br> | ||
+ | 最大<br> | ||
+ | 平均値<br> | ||
+ | 標準偏差<br> | ||
+ | 標準誤差<br></p> | ||
+ | </td> | ||
+ | <td><p align="left">-510.77 (39, 40, 0)<br> | ||
+ | 1049.1 (32, 32, 0)<br> | ||
+ | 2.21189e-07<br> | ||
+ | 112.314<br> | ||
+ | 1.7549<br></p> | ||
+ | </td> | ||
+ | </tr> | ||
+ | </table> | ||
+ | <br> | ||
+ | |||
+ | ==== 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==== | ||
+ | <div> [[mrcImageAutoRotationCorrelation]]を使用して粒子画像の投影角を決定します。</div> | ||
+ | <br> | ||
+ | <div>[[Media:Input-121p-shiftr.2d-0000.pad|-iに使用するファイル]]の画像</div> | ||
+ | <table> | ||
+ | <tr> | ||
+ | <td>[[画像:Input-121p-shiftr-pad.png]]</td> | ||
+ | <td><p align="left">最小<br> | ||
+ | 最大<br> | ||
+ | 平均値<br> | ||
+ | 標準偏差<br> | ||
+ | 標準誤差<br></p> | ||
+ | </td> | ||
+ | <td><p align="left">-510.77 (39, 40, 0)<br> | ||
+ | 1049.1 (32, 32, 0)<br> | ||
+ | 2.21189e-07<br> | ||
+ | 112.314<br> | ||
+ | 1.7549<br></p> | ||
</td> | </td> | ||
</tr> | </tr> | ||
行497: | 行598: | ||
<br> | <br> | ||
− | <div> | + | <div>コマンド: [[mrcImageAutoRotationCorrelation]] -i Input-121p-shiftr.2d-0000.pad -r 121p-shift.ref2d -O Input-121p-shiftr.2d-0000.corinfo -fit Input-121p-shiftr.2d-0000.fit -n 12 -m 18 -range 0 359 -Iter 2 -Rot2 12 -Rot1 12 -Rot3 12</div> |
<br> | <br> | ||
− | <div></div> | + | <div>-O の出力結果</div> |
+ | <pre> | ||
+ | 0: YOYS 0.000000 0.000000 0.000000 : 1737.870605 theta 179.499994 at 2.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.000000 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.689801 | ||
+ | |||
+ | 1: YOYS 0.000000 30.000001 0.000000 : 1731.543091 theta 284.208488 at 1.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.083333 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.695427 | ||
+ | |||
+ | 2: YOYS 0.000000 60.000002 0.000000 : 3307.848633 theta 281.216811 at 1.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.166667 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.797129 | ||
+ | |||
+ | 3: YOYS 0.000000 90.000003 0.000000 : 1742.967407 theta 26.925002 at 0.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.250000 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.711250 | ||
+ | |||
+ | 4: YOYS 0.000000 120.000003 0.000000 : 1774.003418 theta 29.916669 at 0.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.333333 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.706876 | ||
+ | |||
+ | -中略- | ||
+ | |||
+ | 164: YOYS 360.000010 240.000007 0.000000 : 1713.460815 theta 89.749970 at 1.000000 63.000000 onMap 0.000000 0.666667 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.691559 | ||
+ | |||
+ | 165: YOYS 360.000010 270.000001 0.000000 : 1856.687744 theta 239.333326 at 0.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.750000 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.723829 | ||
+ | |||
+ | 166: YOYS 360.000010 299.999995 0.000000 : 1759.510742 theta 236.341675 at 0.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.833333 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.720541 | ||
+ | |||
+ | 167: YOYS 360.000010 329.999989 0.000000 : 1599.635254 theta 299.166657 at 63.000000 0.000000 onMap 0.000000 0.916667 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.689916 | ||
+ | |||
+ | 168: YOYS 360.000010 360.000010 0.000000 : 1737.870850 theta 179.499994 at 2.000000 1.000000 onMap 0.000000 1.000000 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.689801 | ||
+ | </pre> | ||
+ | <br> | ||
+ | |||
+ | <div>[[Media:Input-121p-shiftr.2d-0000.fit|-fitの出力ファイル]]の画像</div> | ||
+ | <table> | ||
+ | <tr> | ||
+ | <td>[[画像:Input-121p-shiftr-fit.png]]</td> | ||
+ | <td><p align="left">最小<br> | ||
+ | 最大<br> | ||
+ | 平均値<br> | ||
+ | 標準偏差<br> | ||
+ | 標準誤差<br></p> | ||
+ | </td> | ||
+ | <td><p align="left">-447.493 (25, 39, 0)<br> | ||
+ | 1062.05 (35, 31, 0)<br> | ||
+ | -0.00489992<br> | ||
+ | 112.736<br> | ||
+ | 1.76149<br></p> | ||
+ | </td> | ||
+ | </tr> | ||
+ | </table> | ||
+ | <br> | ||
+ | |||
+ | <div>さらに出力ファイル(-O)から[[mrc2Dto3D]]で使用するファイルを作成する必要があります。<br> | ||
+ | ファイル作成には[[参照付投影角度決定#演習に利用したMakefile|こちらのMakefile]]を利用することをお薦めします。</div> | ||
+ | <br> | ||
+ | |||
+ | <div>'''make CORINFOs''', '''make 3dinfo'''の順に入力すると、[[mrcImageAutoRotationCorrelation]]実行後に相関値が最大のデータを[[mrc2Dto3D]]用に変換したデータ(.3dinfo)が作成されます。</div> | ||
+ | <br> | ||
+ | |||
+ | <div>出力データ(.3dinfo)</div> | ||
+ | <pre> | ||
+ | Input-121p-shiftr.2d-0000.fit YOYS 360.000010 60.000002 0.000000 3307.848633 | ||
+ | |||
+ | </pre> | ||
<br> | <br> | ||
− | ==== | + | ==== 3次元像を再構成する==== |
<div> [[mrc2Dto3D]]を使用して三次元像を再構成します。</div> | <div> [[mrc2Dto3D]]を使用して三次元像を再構成します。</div> | ||
<br> | <br> | ||
− | ==== | + | ==== 3次元像の分解能・質の確認==== |
− | <div> | + | <div> 出来上がった3次元像を参照像と比較して、分解能や質を確認します。<br> |
主に使用するコマンド<br> | 主に使用するコマンド<br> | ||
[[mrcImageFourierShellCorrelation]]<br> | [[mrcImageFourierShellCorrelation]]<br> | ||
行515: | 行673: | ||
==== 繰り返し(精密化)==== | ==== 繰り返し(精密化)==== | ||
+ | <div>出来上がった3次元像を新たな参照像として、再び3次元再構成を行います。<br> | ||
+ | </div> | ||
<br> | <br> |
2014年4月4日 (金) 08:58時点における版
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
以下の流れでCTF補正を行います。
電子顕微鏡画像(2D) ↓ A: mrcImageFFT 電子顕微鏡画像(2DFFT) ↓ B: ctfDisplay 電子顕微鏡画像(2DFFT) + CTF情報(ASCII) ↓ C: mrcImageCTFCompensation CTF補正済み画像(2D)
最小 最大 |
-1066.31 (69, 47, 0) 489.111 (58, 48, 0) |
|
最小 最大 |
0.129048 (255, 128, 0) 772.6 (142, 252, 0) |
実行直後 |
> | lmax=400でトーンリングが見える |
> | Rmax=0.08で拡大表示する |
> | 谷に線を合わせる(Defoucus=27000) |
最後にInfoのSaveボタンでCTF情報ファイルを保存します。(保存した出力データ)
最小 最大 |
-461.072 (75, 56, 0) 1206.48 (16, 58, 0) |
電子顕微鏡画像から粒子画像の抽出
最小 最大 |
-461.072 (75, 56, 0) 1206.48 (16, 58, 0) |
実行直後 |
> | mrcImage InfoのMax, Minの値を、 |
> | 切り出したい範囲を囲む |
複数囲む場合はROI->MultiROIにチェック |
最小 最大 |
-461.072 (17, 21, 0) 1098.8 (10, 13, 0) |
最小 最大 |
-394.013 (18, 10, 0) 1206.48 (14, 12, 0) |
最小 最大 |
-418.302 (17, 6, 0) 1107.53 (14, 10, 0) |
参照画像の作成
参照画像の準備(mrcImageModelCreate, pdb2mrc etc.)
3次元の概形が分かっている場合
重心 最大半径 |
3.012034e-03 -4.102425e-03 7.530045e-04 3.286664e+01 |
### ### Initial model from PDB ### REFSOURCE=121p-shift DELTA=2.5 SIZE_X=64 SIZE_Y=64 SIZE_Z=64 START_X=`awk 'BEGIN { print -1*$(DELTA)*$(SIZE_X)/2}'` START_Y=`awk 'BEGIN { print -1*$(DELTA)*$(SIZE_Y)/2}'` START_Z=`awk 'BEGIN { print -1*$(DELTA)*$(SIZE_Z)/2}'`
最小 最大 |
0 (0, 0, 0) 22320.6 (34, 39, 32) |
3次元の概形が分からない場合
最小 最大 |
0 (0, 0, 0) 2 (10, 10, 1) |
3次元再構成
ROIファイル(.roi)および参照画像(.ref3d)がある場合はこちらのMakefileにて、make Allと入力すれば、3次元再構成を1ターン分行い、3次元再構成されたファイル(.3d)が作成されます。
参照画像から2次元の参照投影像のセットを生成
最小 最大 |
0 (0, 0, 0) 22320.6 (34, 39, 32) |
今回はファイル名のみ変更しています。
# Ref File Name INITIAL=121p-shift # # Search Area for 3D # ROTMODE=YOYS # # Search Area for 3D # ROTMODE=YOYS # Rot1 ROT1MIN=0 ROT1MAX=359 ROT1D=30 nRot1=6 # Rot2 ROT2MIN=0 ROT2MAX=359 ROT2D=30 nRot2=6 # Rot3 ROT3MIN=0 ROT3MAX=0 ROT3D=30 nRot3=1
サイズ 最小 |
( 64, 64, 169) -76.7146 (32, 41, 138) |
粒子画像の再調整
最小 最大 |
-461.072 (17, 21, 0) 1098.8 (10, 13, 0) |
最小 最大 |
-461.072 (17, 21, 0) 1098.8 (10, 13, 0) |
最小 最大 |
-461.072 (17, 21, 0) 1098.8 (10, 13, 0) |
最小 最大 |
-510.77 (39, 40, 0) 1049.1 (32, 32, 0) |
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
最小 最大 |
-510.77 (39, 40, 0) 1049.1 (32, 32, 0) |
サイズ 最小 |
( 64, 64, 169) -76.7146 (32, 41, 138) |
0: YOYS 0.000000 0.000000 0.000000 : 1737.870605 theta 179.499994 at 2.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.000000 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.689801 1: YOYS 0.000000 30.000001 0.000000 : 1731.543091 theta 284.208488 at 1.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.083333 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.695427 2: YOYS 0.000000 60.000002 0.000000 : 3307.848633 theta 281.216811 at 1.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.166667 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.797129 3: YOYS 0.000000 90.000003 0.000000 : 1742.967407 theta 26.925002 at 0.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.250000 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.711250 4: YOYS 0.000000 120.000003 0.000000 : 1774.003418 theta 29.916669 at 0.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.333333 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.706876 -中略- 164: YOYS 360.000010 240.000007 0.000000 : 1713.460815 theta 89.749970 at 1.000000 63.000000 onMap 0.000000 0.666667 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.691559 165: YOYS 360.000010 270.000001 0.000000 : 1856.687744 theta 239.333326 at 0.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.750000 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.723829 166: YOYS 360.000010 299.999995 0.000000 : 1759.510742 theta 236.341675 at 0.000000 1.000000 onMap 0.000000 0.833333 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.720541 167: YOYS 360.000010 329.999989 0.000000 : 1599.635254 theta 299.166657 at 63.000000 0.000000 onMap 0.000000 0.916667 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.689916 168: YOYS 360.000010 360.000010 0.000000 : 1737.870850 theta 179.499994 at 2.000000 1.000000 onMap 0.000000 1.000000 Input-121p-shiftr.2d-0000.pad Cor 0.689801
最小 最大 |
-447.493 (25, 39, 0) 1062.05 (35, 31, 0) |
Input-121p-shiftr.2d-0000.fit YOYS 360.000010 60.000002 0.000000 3307.848633
3次元像を再構成する
3次元像の分解能・質の確認
繰り返し(精密化)