nextPYP: a comprehensive and scalable platform for characterizing protein variability in situ using single-particle cryo-electron tomography.
nextPYP: a comprehensive and scalable platform for characterizing protein variability in situ using single-particle cryo-electron tomography.
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DOI：
10.1038/s41592-023-02045-0
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发表时间：
2023-12
期刊：
影响因子：
48
通讯作者：
Bartesaghi, Alberto
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Liu, Hsuan-Fu;Zhou, Ye;Huang, Qinwen;Piland, Jonathan;Jin, Weisheng;Mandel, Justin;Du, Xiaochen;Martin, Jeffrey;Bartesaghi, Alberto
单粒子冷冻电子断层扫描是一种新兴的技术，能够确定蛋白质的结构成像在细胞的天然背景下，在分子分辨率。虽然用于样品制备和倾斜系列采集的高通量技术开始提供足够的数据来进行生理浓度下蛋白质的结构研究，但复杂的数据分析管道以及苛刻的存储和计算要求构成了开发和更广泛采用的主要障碍。该技术。在这里，我们提出了一个可扩展的，端到端的框架，用于单粒子冷冻电子断层扫描数据分析，从倾斜系列的实时预处理到高分辨率的细化和分类，它允许对具有数百个倾斜系列和数十万个粒子的数据集进行有效的分析和可视化。我们使用体外和细胞数据集验证了我们的方法，证明了其在实现高分辨率和揭示原位构象异质性方面的有效性。该框架通过直观和易于使用的计算机应用程序nextPYP（http：//www.example.com）提供。nextpyp.app nextPYP是单粒子冷冻电子断层扫描的交钥匙框架，简化了复杂的数据分析管道，从倾斜序列的预处理到高分辨率的细化，以实现大型数据集的高效分析和可视化。
Single-particle cryo-electron tomography is an emerging technique capable of determining the structure of proteins imaged within the native context of cells at molecular resolution. While high-throughput techniques for sample preparation and tilt-series acquisition are beginning to provide sufficient data to allow structural studies of proteins at physiological concentrations, the complex data analysis pipeline and the demanding storage and computational requirements pose major barriers for the development and broader adoption of this technology. Here, we present a scalable, end-to-end framework for single-particle cryo-electron tomography data analysis from on-the-fly pre-processing of tilt series to high-resolution refinement and classification, which allows efficient analysis and visualization of datasets with hundreds of tilt series and hundreds of thousands of particles. We validate our approach using in vitro and cellular datasets, demonstrating its effectiveness at achieving high-resolution and revealing conformational heterogeneity in situ. The framework is made available through an intuitive and easy-to-use computer application, nextPYP (http://nextpyp.app). nextPYP is a turn-key framework for single-particle cryo-electron tomography that streamlines complex data analysis pipelines, from pre-processing of tilt series to high-resolution refinement, for efficient analysis and visualization of large datasets.
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Fernández-Busnadiego R