研究提出三維重構新方法解決取向優勢問題

中國科學院生物物理研究所章新政研究組提出冷凍電鏡三維重構新算法消除取向優勢問題。相關論文近日發表于《科學進展》。

單顆粒冷凍電子顯微鏡技術（SPA）已經非常成熟，可以得到許多純化獲得的重要蛋白質復合物的高分辨率三維結構，而冷凍制樣依然是SPA的最大瓶頸問題，其中冷凍制樣導致的取向優勢問題是最為常見的也是非常難以解決的關鍵問題之一。現階段，科研人員發展了許多實驗方法來消除或減少這個問題，但這些方法耗時、復雜，并且不能保證成功。

章新政研究組常年致力于冷凍電鏡冷凍制樣的物理機制研究，并探索克服冷凍制樣問題的方案。該論文提出了“基于信噪比的迭代重構（SIRM）”算法，該方法首先需要去除具有取向優勢的數據集中的錯位顆粒；在這個基礎上，基于傅里葉分量的信噪比進行傅里葉空間和實空間的雙空間約束迭代重建，校正三維重構的畸變，減少分辨率的各向異性。通過數據分析發現，該方法可以進一步提升具有取向優勢問題數據集的三維重構對中精度，進而提升三維重構分辨率。相較實驗方法，該方法僅依靠計算算法，成本低、操作簡單、原理清晰。

研究人員利用SIRM方法，對幾種帶有缺失錐的數據集進行了處理。結果顯示，使用SIRM方法后的重建圖像在缺失錐方向上的分辨率明顯提高，有效的恢復了由于取向優勢帶來的密度畸變問題，并提升了分辨率。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1126/sciadv.adn0092