相位残差颗粒数混合高斯模型研究和腺病毒三维重构

• 作 者: 曹长春
• 机 构: 湘潭大学
• 出 处: 湘潭大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 冷冻电子显微镜 三维重构 精修 混合高斯模型 腺病毒

高分辨冷冻电子显微学重构病毒需要大量（颗粒数以万计）冷冻电镜照片，程序处理这些电镜照片耗费大量时间。处理数据的过程中筛选颗粒的方法以及噪声等因素的影响，实际上程序处理的颗粒中有部分颗粒是噪声粒子。在重构中程序处理的批量数据中包含了这些颗粒，颗粒数的增加反映在程序计算用时上是成指数增长。在精修的过程中，相位残差与颗粒数呈现出双高斯峰模型。显然，应用统计学以及重构方法的原因，相位残差和颗粒数图显示分属于两个高斯峰，这些主峰粒子与侧峰粒子是属于两类粒子。本文详细阐述了二十面体病毒三维重构技术的原理、方法和三维重构数据处理流程、算法。通过分析处理颗粒在程序处理数据过程中的变化特点，来了解相位残差颗粒数的混合高斯模型；本文还重构了腺病毒Ad5F35的衣壳结构，揭示了纤维penton base结合守恒，洞悉了纤维与受体之间的相互作用。其具体内容如下：我们重构了Ad5F35衣壳的三维结构表明腺病毒的纤维penton base结合是守恒的。通过比较Ad5F35密度图的纤维结构和由c终端knob和shaft区组成的虚拟同源Ad35模型的纤维结构，我们证实了纤尾的c终端部分（残留22–43）就是shaft长度的一部分，它位于纤维shaft的主干底部。此外基于我们的Ad5F35结构，即CD46和整合素受体与Ad5F35衣壳的相互作用模型，表明短纤维的Ads可能能够同时绑定受体整合素和CD46。通过处理多套已经发表在国际相关领域的核心期刊上的各类病毒数据，来研究混合高斯模型中两峰间距和病毒结构分辨率的对应关系。用多组数据在不同傅里叶半径下精修，对比分析在相同半径下每轮精修后的结果：对于主峰颗粒，在同一傅里叶半径下，精修次数越多，峰值的位置不变，但是整个峰值颗粒越来越集中在峰值附近；精修次数增加，颗粒的分布几率越来越趋向于峰值附近，应该是测量（精修）越来越精确的反映。对主峰颗粒，在某同一半径下从刚开始精修的时候到终极精修的各轮数据进行分析，看是否有小侧峰出现，观察侧峰的变化趋势。侧峰的颗粒也进行上述实验。在多组数据在不同傅里叶半径下精修重构，对比分析不同傅里叶半径下终极精修后的结果，主峰颗粒，精修傅里叶半径增加，峰值的位置向右平移并且精修次数越多。