回折イメージ処理によるタンパク質結晶評価の自動化

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本研究課題では放射光構造生物学ビームラインにおける回折実験において、研究者が従来目視で行ってきた回折像評価の自動化を目指し、CCD等の検出器で測定された2次元ピクセル配列からなるデジタル回折像データを取り扱うソフトウェアの開発を行った。本年度は初年度に開発済みのピークサーチ機能や最大分解能判定に加え、回折スポット形状評価ルーチンを新規開発した。さらにこれらの機能を複合的に用いて回折像を採点する自動結晶スコアリングを可能とした。各スポットの形状評価は、回折像のダイレクトビーム位置を中心とした動径方向と角度方向、さらにそれらの中間方向を合わせた計8方向のスポット径のばらつき(標準偏差)を計算し形状を表す指標とした。これによりアイスリングやモザイク結晶などからの、角度方向に広がりを持つ回折斑点の判定が容易に出来るようになった。上記開発を応用し、各回折像の平均ピーク強度と最大分解能、さらに平均スポット形状を元に試料結晶を採点する機能を付加した。複数の標準結晶を用いた試験の結果、採点結果とデータセット処理の統計値(Rマージ)には相関がみられ、採点結果を結晶選別の目安として利用可能であることが分かった。本年度を通じて本ソフトウェアをSPring-8の複数の構造生物学ビームラインでユーザ利用に供し、実地テストを兼ねたユーザの利便性向上に役立てた。ビームラインで取得した回折データは、プロセス間通信により即座に本ソフトウェアへ取り込む事が可能となっており、測定と連動したリアルタイムの結晶評価や、データ収集中の結晶劣化による分解能変化の追跡が可能となっている。今後の展望としては、これまで同様本ソフトウェアをSPring-8ビームライン標準の回折画像表示ソフトウェアとしてユーザに提供する他、X線を利用した自動結晶センタリングや放射線損傷自動モニターシステムへの応用を視野に入れている。