Mask-based approach to phasing of single-particle diffraction data

Lunin, Vladimir Y.; Lunina, Natalia L.; Petrova, T.; Baumstark, Manfred W.; Urzhumtsev, Alexandre

doi:10.1107/s2059798315022652

Cited by 13 publications

(36 citation statements)

References 48 publications

(48 reference statements)

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…При этом основным методом использования этой информации являются итерационные процедуры типа solvent flattening, density modification или hybrid input-output algorithm [11−13]. Недавно нами был предложен альтернативный подход к использованию такой избыточности, осуществляемый в рамках процедур случайного поиска с использованием добавочных ограничений, повышающих избыточность экспериментальных данных, таких как связность и бинарность области частицы [14,15].…”

Section: рассеяние изолированными частицамиunclassified

“…Метод, который используется нами для решения фазовой проблемы, описан в работах [14,15]. Вкратце он может быть изложен следующим образом.…”

Section: использование связных масок при решении фазовой проблемы биоunclassified

“…Второй этап (уточнение набора фаз) отличается от первого двумя особенностями [15]. Во-первых, как и на первом этапе, маска строится шаг за шагом, начиная с одной точки, однако выбор добавляемой граничной точки осуществляется с учетом некоторого априорного распределения вероятностей .…”

Section: использование связных масок при решении фазовой проблемы биоunclassified

“…Как было показано ранее [14,15], даже в этом случае получаемые значения фаз ближе к истине, нежели случайно генерируемые фазовые наборы. Тестирование различных размеров маски показало, что оптимальный размер маски лежит в области удельных объемов 1.4−1.8 Å 3 /Da, что совпадает с результатами, полученными для других объектов [14,15]. Для второго этапа работы был зафиксирован удельный объем частицы, равный 1.6 Å 3 /Da.…”

Section: результаты тестовunclassified

See 3 more Smart Citations

The Use of Connected Masks for Reconstructing the Single Particle Image from X-Ray Diffraction Data. II. The Dependence of the Accuracy of the Solution on the Sampling Step of Experimental Data

Lunina¹,

Petrova²,

Urzhumtsev³

et al. 2015

Math.Biol.Bioinf.

View full text Add to dashboard Cite

Аннотация. Совершенствование техники рентгеновского дифракционного эксперимента приводит в настоящее время к возможности регистрации рассеянных лучей не только для кристаллических образцов, но и для изолированных больших биологических частиц (вирусов, макромолекулярных комплексов и отдельных клеток). Эксперимент с изолированной частицей позволяет получить значения интенсивностей рассеянных лучей для непрерывного спектра векторов рассеяния. Такой эксперимент дает гораздо больше экспериментальной информации, нежели в случае рассеяния кристаллическим образцом, когда информация ограничена набором брэгговских рефлексов. При практическом исследовании исходная непрерывная картина дифракции дискретизируется − набор используемой далее экспериментальной информации ограничивается значениями, выбранными в узлах регулярной сетки в пространстве векторов рассеяния (в обратном кристаллографическом пространстве). Однако в данном случае сетка более не обусловлена экспериментальными ограничениями, такими как размер элементарной ячейки кристалла, а может быть выбрана по желанию исследователя. Шаг дискретизации определяет количество информации, вовлеченной в процесс решения фазовой проблемы, и трудоемкость необходимых вычислений. В данной работе исследуется влияние шага дискретизации на точность решения фазовой проблемы, получаемого при использовании предложенного ранее авторами метода, основанного на использовании связных бинарных масок исследуемого объекта. Показано, что ожидаемое повышение точности решения при уменьшении шага дискретизации продолжается и после пересечения предела Найквиста, определяемого как величина, обратная к удвоенному размеру изучаемой биологической частицы.

show abstract

Section: рассеяние изолированными частицамиunclassified

Section: использование связных масок при решении фазовой проблемы биоunclassified

Section: результаты тестовunclassified

See 2 more Smart Citations

The Use of Connected Masks for Reconstructing the Single Particle Image from X-Ray Diffraction Data. II. The Dependence of the Accuracy of the Solution on the Sampling Step of Experimental Data

Lunina¹,

Petrova²,

Urzhumtsev³

et al. 2015

Math.Biol.Bioinf.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…

We suggest a new ab initio phasing method [1] which is particularly appropriate for diffraction data from a single particle. A test with a known structure resulted in phases that have 97% correlation with the exact ones in the full 25 Å resolution shell.

…”

mentioning

confidence: 99%

Mask-based approach to phasing single-particle diffraction data

Urzhumtsev¹,

Lunina²,

Petrova³

et al. 2016

Acta Cryst Sect A

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Mask-based approach to phasing of single-particle diffraction data. II. Likelihood-based selection criteria

Lunin

Lunina

Petrova

et al. 2019

Acta Cryst Sect D Struct Biol

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

A new type of mask-selection criterion is suggested for mask-based phasing. In this phasing approach, a large number of connected molecular masks are randomly generated. Structure-factor phases corresponding to a trial mask are accepted as an admissible solution of the phase problem if the mask satisfies some specified selection rules that are key to success. The admissible phase sets are aligned and averaged to give a preliminary solution of the phase problem. The new selection rule is based on the likelihood of the generated mask. It is defined as the probability of reproducing the observed structure-factor magnitudes by placing atoms randomly into the mask. While the result of the direct comparison of mask structure-factor magnitudes with observed ones using a correlation coefficient is highly dominated by a few very strong low-resolution reflections, a new method gives higher weight to relatively weak high-resolution reflections that allows them to be phased accurately. This mask-based phasing procedure with likelihood-based selection has been applied to simulated singleparticle diffraction data of the photosystem II monomer. The phase set obtained resulted in a 16 Å resolution Fourier synthesis (more than 4000 reflections) with 98% correlation with the exact phase set and 69% correlation for about 2000 reflections in the highest resolution shell (20-16 Å ). This work also addresses another essential problem of phasing methods, namely adequate estimation of the resolution achieved. A model-trapping analysis of the phase sets obtained by the mask-based phasing procedure suggests that the widely used '50% shell correlation' criterion may be too optimistic in some cases.

show abstract

Mask-based approach to phasing of single-particle diffraction data

Cited by 13 publications

References 48 publications

The Use of Connected Masks for Reconstructing the Single Particle Image from X-Ray Diffraction Data. II. The Dependence of the Accuracy of the Solution on the Sampling Step of Experimental Data

The Use of Connected Masks for Reconstructing the Single Particle Image from X-Ray Diffraction Data. II. The Dependence of the Accuracy of the Solution on the Sampling Step of Experimental Data

Mask-based approach to phasing single-particle diffraction data

Mask-based approach to phasing of single-particle diffraction data. II. Likelihood-based selection criteria

Contact Info

Product

Resources

About