Корреляция Фурье-оболочки - Fourier shell correlation

В структурная биология, как и практически во всех науках, производящих трехмерные данные, Корреляция Фурье-оболочки (FSC) измеряет нормализованные взаимная корреляция коэффициент между двумя трехмерными объемами над соответствующими оболочками в Фурье пространство (т.е. как функция пространственной частоты^[1]). FSC - это трехмерное расширение двумерной кольцевой корреляции Фурье (FRC);^[2] также известна как: пространственно-частотная корреляционная функция.^[3]

Расчет

${\displaystyle FSC(r)={\frac {\displaystyle \sum _{r_{i}\in r}{F_{1}(r_{i})\cdot F_{2}(r_{i})^{\ast }}}{\displaystyle {\sqrt[{2}]{\sum _{r_{i}\in r}{\left|F_{1}(r_{i})\right|^{2}}\cdot \sum _{r_{i}\in r}{\left|F_{2}(r_{i})\right|^{2}}}}}}}$

куда ${\displaystyle F_{1}}$ - фактор комплексной структуры для тома 1, ${\displaystyle F_{2}^{\ast }}$ является комплексным сопряжением структурного фактора для тома 2, и ${\displaystyle r_{i}}$ это отдельный элемент вокселя на радиусе ${\displaystyle r}$.^[4][5][6] В этой форме FSC берет два трехмерных набора данных и преобразует их в одномерный массив.

FSC возник в криоэлектронная микроскопия и постепенно распространился на другие области. Для измерения FSC требуются два независимо определенных трехмерных объема. В криоэлектронная микроскопия, два объема являются результатом двух трехмерных реконструкций, каждая из которых основана на половине доступного набора данных. Обычно используются случайные половины, хотя некоторые программы могут использовать изображения четных частиц для одной половины и нечетных частиц для другой половины набора данных. В некоторых публикациях указывается предел разрешения FSC 0,5, который относится к тому моменту, когда коэффициент корреляции фурье-оболочек равен 0,5.^[7][8] Однако определение порога разрешения остается спорным вопросом, поскольку некоторые утверждают, что пороги с фиксированным значением основаны на неверных статистических предположениях.^[6][9] Существует множество других критериев, использующих кривую FSC, включая критерий 3-σ, критерий 5-σ и пороговое значение 0,143. Полубитовый критерий указывает, при каком разрешении мы собрали достаточно информации, чтобы надежно интерпретировать 3-мерный объем, а (модифицированный) 3-сигма критерий указывает, где FSC систематически выходит за пределы ожидаемых случайных корреляций фонового шума.^[6] Отсечка FSC 0,143 была предложена частично для того, чтобы сделать измерение разрешения сопоставимым с измерениями, используемыми в Рентгеновская кристаллография.^[10] В настоящее время обрезание 0,143 является наиболее часто используемым критерием разрешения крио-ЭМ реконструкций лучше, чем 10 ангстрем разрешающая способность.^[11]

Смотрите также

• Разрешение (электронная плотность)

Примечания

1. Харауз и ван Хил, 1986
2. ван Хеель, 1982
3. Сакстон и Баумейстер, 1982
4. "Image Science's FSC: Программа для расчета корреляции Фурье-оболочки (FSC) двух трехмерных объемов". fsc. Имидж наука. Получено 2009-04-09.
5. "RF 3 - корреляция остаточной фазы и оболочки Фурье". ПАУК. Wadsworth Center. Получено 2009-04-09.
6. ван Хил и Шатц, 2005 г.
7. Böttcher et al., 1997
8. Фрэнк, 2006, с. 250-251.
9. ван Хил и Шатц, 2017
10. Розенталь и Хендерсон, 2003 г.
11. «Банк данных электронной микроскопии». www.ebi.ac.uk. Получено 2019-01-07.

Рекомендации

• Harauz, G .; ван Хил М. (1986). «Точные фильтры для трехмерной реконструкции общей геометрии». Optik. 73: 146–156.
• van Heel, M .; Keegstra, W .; Schutter, W .; ван Брюгген Э.Ф.Дж. (1982). Исследования гемоцианина членистоногих с помощью анализа изображений, в: Структура и функция респираторных белков беспозвоночных, EMBO Workshop 1982, E.J. Дерево. Отчеты о биохимии жизни. Дополнение 1. С. 69–73. ISBN  9783718601554.
• Saxton, W.O .; В. Баумейстер (1982). «Усреднение корреляции регулярно расположенного белка оболочки бактериальной клетки». Журнал микроскопии. 127 (2): 127–138. Дои:10.1111 / j.1365-2818.1982.tb00405.x. PMID  7120365.
• Böttcher, B .; Wynne, S.A .; Кроутер, Р.А. (1997). «Определение складки корового белка вируса гепатита В с помощью электронной микроскопии». Природа. 386 (6620): 88–91. Дои:10.1038 / 386088a0. PMID  9052786. S2CID  275192.
• Rosenthal, P.B .; Хендерсон, Р. (2003). «Оптимальное определение ориентации частиц, абсолютной руки и потери контраста в одночастичной электронной криомикроскопии». Журнал молекулярной биологии. 333 (4): 721–745. Дои:10.1016 / j.jmb.2003.07.013. ISSN  0022-2836. PMID  14568533.
• van Heel, M .; Шац, М. (2005). «Критерии порога корреляции Фурье-оболочки». Журнал структурной биологии. 151 (3): 250–262. Дои:10.1016 / j.jsb.2005.05.009. PMID  16125414.
• Франк, Дж. (2006). Трехмерная электронная микроскопия макромолекулярных ансамблей. Нью-Йорк: Oxford University Press. ISBN  0-19-518218-9.
• van Heel, M .; Шац, М. (2017). «Переоценка резолюции революции». bioRxiv. Дои:10.1101/224402.

внешняя ссылка

• EMstats Тенденции и распределения карт в EM Data Bank (EMDB), например тенденции разрешения