ブックタイトル日本結晶学会誌Vol60No5-6

概要

日本結晶学会誌Vol60No5-6

中根崇智限り，完全に純粋なクラスは得られないからだ．マスクを用いた集中的精密化focused refinementでは，リファレンスの一部分だけを使って方位決めを行う（図2B）．しかし粒子像には依然としてほかのドメインも含まれているので，非等価なものを比較していることになり，雑音が増えてしまう．信号減算を伴う集中的精密化（図2C）では，粒子全体から決めた方位に従って不要なドメインの投影を粒子像から減算し，残った部分をマスクしたリファレンスと比較して精密化する．これなら等価な比較になるので，より正確な方位が得られる．7Multibody精密化（）図2D）はその発展形である．標的分子を複数の剛体の和とみなし，粒子ごとに各剛体の方位を精密化する．ある剛体の方位（?，ψ）を精密化する際は，粒子像からほかの剛体の投影を減算したものを比較対象として用いる．新しい方位（?’，ψ’）に基づいてリファレンスを更新し，次の反復で利用する．信号減算を伴う集中的精密化では減算は最初に一度行われるだけだが，Multibody精密化では反復ごとにより正確な方位とリファレンスに基づいて減算するので，正確性が上がっている．収束後には粒子ごとに各ドメインの方位が出力されるので，これを主成分分析などに供して，ドメイン間の動きの相関を調べたりできる．なお，剛体の分子量が約200 kDa以下になると方位決めが困難になる．このような場合や，剛体の和で表現できないような構造変化への対応が今後の課題である．6．自動処理電顕の貴重なマシンタイムを有効活用するには，撮影に並行して自動処理を行い，結果を撮影戦略に反映させることが重要である．RELION 3付属のRelionIt（“relyon it”）スクリプトは，数分おきにデータ収集ディレクトリを監視して，動き補正・CTF係数の推定・粒子拾い・粒子切り出しを反復する．焦点外し量・（位相版を用いた場合の）位相シフト量・Thon環からの分解能見積り・画像当たりの粒子数などの経時変化とヒストグラムがプロットされる．また，切り出された粒子が指定した個数溜まるごとに，二次元分類も自動で行う．これらを見ることで，顕微鏡アライメントの異常に早期に気づくことができる．また，氷が厚すぎて分解能が悪そうな領域や，氷が薄すぎて粒子の方位に偏りがある領域を判断するうえでも役立つ．7．おわりに単粒子解析のためのプログラム開発は著しい速度で進んでいる．プログラム開発においては，多様なテストデータが不可欠である．読者のみなさんにも，構造の出版時には生データ（動画）をEMPIAR 8）に登録して共有していただきたい．文献1）Y. Cheng: Science, 361, 876（2018）．2）J. Zivanov, T. Nakane, B. Forsberg et al.: eLife 7, e42166（2018）．3）R. M. Glaeser, D. Typke, P. C. Tiemeijer, J. Pulokas and A. Chengc:J. Struct. Biol., 174, 1, 1（2012）．4）S. Q. Zheng, E. Palovcak, J. P. Armache et al.: Nature Methods, 14,331（2017）．5）J. Zivanov, T. Nakane and S. H. Scheres: IUCrJ 6, 1（2019）．6）D. Tegunov and P. Cramer: biorxiv, June 14, 2018. doi:10. 1101/338558．7）T. Nakane, D. Kimanius, E. Lindahl and S. H. Scheres: eLife, 7,e36861（2018）．8）https://www.ebi.ac.uk/pdbe/emdb/empiar/A. Injun, P. K. Korir, J. Salavert-Torres, G. J. Kleywegt and A.Patwardhan: Nature Methods, 13, 387（2016）．プロフィール中根崇智Takanori NAKANEMRC laboratory of Molecular Biology，日本学術振興会海外特別研究員CB2 0QH, UKCambridge Biomedical Campus, Francis CrickAvenue, Cambridge, UKe-mail: tnakane@mrc-lmb.cam.ac.uk最終学歴：京都大学博士（医学）専門分野：計算構造生物学現在の研究テーマ：単粒子解析法のためのプログラム開発趣味：読書・プログラミング232日本結晶学会誌第60巻第5･6号（2018）