蛋白质三维重构新算法 助力蛋白质结构解析

近日，兰大计算机科学与工程学校路永钢专家教授研究组与兰大生命科学院副教授职称朱丽及其英国欧道明高校电子信息科学系何静专家教授协作，明确提出了一种根据曲面置入的蛋白质三维重构算法，有利于从冷冻电镜图象中重构出更为精确的蛋白质三维构造。有关成效线上发布于《通讯生物学》。

　　蛋白质构造分析是生物学的关键课题研究，针对大家了解蛋白质的作用，了解病症的病发原理，开展药品设计和疾病治疗等都有着特别关键的实际意义。近些年，冷冻电镜技术性在测量分子伴侣构造层面获得了颠覆性的进度。

　　单颗粒物剖析是冷冻电镜测量蛋白质构造的主要技术性。在利用冷冻电镜得到很多同一种蛋白质分子结构的二维投影图像后，该技术性利用三维重构算法可以测算出蛋白质的三维构造。在其中，蛋白质三维重构的主要问题是可能每一个投影图像的投影方位，其实质是一个非凸优化问题。目前的算法大多数是根据模板匹配，或是是根据期待利润最大化的参数估计算法，非常容易遭受原始主要参数选择的危害，很有可能会重构出不正确的蛋白质构造。

　　为了更好地提高三维重构結果的稳定性，路永钢研究组在该科学研究工作上充足利用了整体投影图像在投影方位及其等额的线领域的整体一致性管束，根据2次曲面置入得到了在三维空间中达到整体投影图像一致性管束的投影方位可能，从而测算出了蛋白质的三维构造。这类办法的特性是不用原始模版，尽可能从数据信息内部结构发掘约束方程，对复位依靠较小，因此增强了重构結果的稳定性和精确性。此外，路永钢研究组还指出了新的投影方位表明方式 ，利用2个互相垂直的空间向量来表明投影方位，而且探讨了这类表明和通常运用的欧拉角表明的等额的性。

　　试验结论证实了该毕业论文明确提出的曲面置入算法可以更确切地可能投影方位，而且在噪音较为高的情形下，该算法能大幅度降低投影角可能的偏差。三维重构的结论也证实了利用该算法在不一样噪音水准及不一样数目的投影图像上开展重构时都具备一定的优势，获得的重构結果具备更多的屏幕分辨率，也更为贴近于真正构造。