冷冻电镜单颗粒成像数据的有参考三维分类

发布时间：2021-04-26 18:39

　　近年来,冷冻电子显微镜技术的不断发展,尤其是硬件设备如直接电子探测器的技术突破、软件算法如最大似然估计、贝叶斯思想的应用,在结构生物学领域不断有利用冷冻电镜探测得到的高分辨率结构出现。冷冻电镜具有对样品制备相对简单、样品损伤小、样品能够保持在水溶液中的状态等优点,使得探测得到结构清晰且包含分子动力学信息,成为继X射线晶体衍射、核磁共振等方法后另一广受国内外欢迎的结构生物学探测方法。经过多年发展,冷冻电镜领域出现了多款冷冻电镜图像处理工具包,部分工具包涵盖了冷冻电镜图像处理过程中的完整计算流程,在高性能计算机的支持下能够在短时间内得到数据的处理结果,使得提高重建准确性的算法研究十分重要。由于样品冷冻前存在于水溶液中,使得样品在溶液中的构象不均一,并且存在扰动情况,这对冷冻电镜成像数据的重建造成了困扰。样品在水溶液中的运动将导致重建后运动部分分辨率低下,无法观察到具体的生物学特征。计算机技术以及人工智能的发展,使得分子动力学模拟技术无论在规模上还是准确率上都有了长足的发展。本文结合分子动力学分析,提出了一种可行的有参考三维分类方法。旨在以动力学模拟的方式获得样品的先验信息,得到大分子体系中... 

【文章来源】：浙江工业大学浙江省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 结构生物学发展现状
    1.2 冷冻电镜发展现状
        1.2.1 冷冻电镜取得的成果
        1.2.2 冷冻电镜设备的发展
        1.2.3 冷冻电镜算法的发展
    1.3 主要工作
第二章 冷冻电镜三维重构
    2.1 冷冻电镜三维重构方法
        2.1.1 投影切片定理
        2.1.2 弱相对逼近
        2.1.3 贝叶斯应用
    2.2 冷冻电镜图像处理主要流程
        2.2.1 数据获取
        2.2.2 CTF估计和矫正
        2.2.3 颗粒挑选
        2.2.4 二维分类
        2.2.5 初始模型生成
        2.2.6 三维分类
        2.2.7 三维模型重建
        2.2.8 分辨率分析
    2.3 本章小结
第三章 冷冻电镜三维分类
    3.1 冷冻电镜多结构细化三维分类
        3.1.1 多参考模型
        3.1.2 期望最大化算法
        3.1.3 快速傅里叶空间插值
        3.1.4 分类主要流程
    3.2 冷冻电镜有参考三维分类
        3.2.1 弹性网络模型
        3.2.2 马尔可夫状态模型
        3.2.3 分类主要流程
    3.3 本章小结
第四章 分类准确度影响因素
    4.1 模拟数据生成
    4.2 不同因素对分类准确度的影响
        4.2.1 信号强度对分类效果的影响
        4.2.2 模型差异对分类效果的影响
        4.2.3 与无监督分类对比
    4.3 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 参与的科研项目及获奖情况
    3 发明专利
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]X射线自由电子激光的原理和在生物分子结构测定研究中的应用[J]. 时盈晨,刘海广.  物理. 2018(07)
[2]冷冻电子显微镜:生物大分子精细结构分析的利器[J]. 吴赵龙,毛有东.  科学通报. 2017(36)
[3]cryoSPARC软件:生物大分子冷冻电子显微镜三维重构技术的最新进展[J]. 苏晓东,高宁.  中国科学:生命科学. 2017(03)
[4]冷冻电镜单颗粒技术的发展、现状与未来[J]. 黄岚青,刘海广.  物理. 2017(02)



本文编号：3161916