Miglioramento delle mappe di densità rimuovendo la maggior parte delle particelle negli stack finali di microscopia elettronica criogenica a singola particella

La microscopia elettronica criogenica è essenziale per determinare le strutture quasi atomiche delle macromolecole biologiche. Nonostante la sua dipendenza dalla media di numerose immagini a basso rapporto segnale/rumore, il numero ottimale di particelle necessarie per una risoluzione specifica rimane sconosciuto. Questa limitazione ostacola i progressi nell'analisi dei campioni e nei metodi di preparazione.

Per affrontare questo problema, introduciamo un metodo di selezione iterativo, CryoSieve. La selezione standard del protocollo include la classificazione bidimensionale e tridimensionale, altri criteri di ordinamento del protocollo come il metodo di correlazione incrociata normalizzata, l'approccio della coerenza del grafo angolare e la classificazione di non allineamento sono attualmente in uso. Esperimenti approfonditi dimostrano che CryoSieve supera gli altri algoritmi di smistamento delle particelle cryo-EM, rivelando che la maggior parte delle particelle non è necessaria nelle pile finali.

La minoranza di particelle rimanenti nelle pile finali produce un'ampiezza ad altissima risoluzione nelle mappe di densità ricostruttive. Per alcuni set di dati, la dimensione del sottoinsieme più fine si avvicina al limite teorico. Nella crio-EM, la preparazione del campione ostacola il flusso di lavoro.

A causa della mancanza di metriche standard per il confronto dei protocolli, il rapporto tra le particelle selezionate e quelle raccolte potrebbe fungere da metrica di qualità. L'esame della loro distribuzione spaziale e temporale può anche evidenziare fattori fisici chiave per l'efficacia della preparazione.