単粒子解析
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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。
目次
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。
投影角の決定までを行うMakefileの例はこちらにありますので、目的に合わせた設定で使用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
mrc3Dto2Dを使用して、2次元の参照投影像を作成します。
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度の範囲で30度刻み)
例で使用する参照画像
最小 最大 |
0 (0, 0, 0) 22320.6 (34, 39, 32) |
既存のMakefileを再利用する場合は以下の設定を確認します。
今回はファイル名のみ変更しています。
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 # Rot2 ROT2MIN=0 ROT2MAX=359 ROT2D=30 # Rot3 ROT3MIN=0 ROT3MAX=0 ROT3D=30
設定確認後、make .ref3d.ref2dと入力すれば参照投影像が作成されます。
作成された参照投影像
サイズ 最小 |
( 64, 64, 169) -76.7146 (32, 41, 138) |
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
繰り返し(精密化)