Kryo-EM: Vliv EER formátu a super-rozlišení na výsledky SPA
Loading...
Date
Authors
Geršl, David
ORCID
Advisor
Referee
Mark
C
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Kryo-elektronová mikroskopie (cryo-EM) se stala zásadním nástrojem ve strukturální biologii, který umožňuje vizualizaci biologických makromolekul v atomovém rozlišení za kryogenních podmínek. Tato diplomová práce se věnuje zkoumání vlivu obrazového rozlišení a chyb lokalizace v rámci techniky cryo-EM, přičemž klade důraz na jejich dopad na analýzu jednotlivých částic (SPA). Práce je rozdělena do dvou hlavních experimentálních částí. První část zkoumá dopady různých obrazových rozlišení na procesy rekonstrukce v SPA. Zde bylo zjištěno, že zvýšení rozlišení obrazu vede k lepšímu detailu a strukturální jasnosti, avšak zároveň výrazně zvyšuje výpočetní nároky a komplexnost datového zpracování. Druhá experimentální část se zaměřuje na vliv uměle indukovaných chyb lokalizace, které jsou způsobeny použitím technik superrozlišení. Tyto chyby mají negativní vliv na přesnost korekce pohybu a odhady funkcí přenosu kontrastu (CTF), což jsou klíčové aspekty pro přesné 3D rekonstrukce v SPA. Zkoumání těchto dvou klíčových faktorů odhalilo, že i přes technologický pokrok v oblasti detektorů a zpracování obrazu, který umožnil dosáhnout rozlišení srovnatelného s X-ray krystalografií, stále existují výzvy spojené s potenciální optimalizací těchto procesů v praxi. Tyto výzvy zahrnují potřebu efektivnějšího využití výpočetních zdrojů a lepšího pochopení vlivu technických parametrů na kvalitu a přesnost výsledných rekonstrukcí. Výsledky této práce poskytují poznatky pro další vývoj v oblasti cryo-EM a otevírají možnosti pro zlepšení metod SPA, což může potenciálně vést k přesnějšímu a efektivnějšímu studiu komplexních biologických struktur. Tyto poznatky také naznačují směry pro budoucí výzkum a potenciál pro technologické inovace, které by mohly dále zlepšit schopnosti cryo-EM v oblasti strukturní biologie.
Cryo-electron microscopy (cryo-EM) has emerged as a pivotal tool in structural biology, enabling the visualization of biological macromolecules at atomic resolutions under cryogenic conditions. This thesis explores the intricacies of image resolution and localization errors within cryo-EM, particularly focusing on their impact on Single Particle Analysis (SPA). The experimental sections delve into the effects of various image resolutions and the introduction of artificial localization errors through super-resolution imaging techniques. Key findings indicate that while higher resolutions enhance detail and structural clarity, they significantly increase computational demands. Additionally, localization errors introduced by super-resolution imaging can adversely affect the accuracy of motion correction and Contrast Transfer Function (CTF) estimations, critical for accurate 3D reconstructions. These insights highlight the delicate balance required in cryo-EM between achieving high resolution and maintaining image integrity, suggesting directions for future research and technological advancements in electron microscopy.
Cryo-electron microscopy (cryo-EM) has emerged as a pivotal tool in structural biology, enabling the visualization of biological macromolecules at atomic resolutions under cryogenic conditions. This thesis explores the intricacies of image resolution and localization errors within cryo-EM, particularly focusing on their impact on Single Particle Analysis (SPA). The experimental sections delve into the effects of various image resolutions and the introduction of artificial localization errors through super-resolution imaging techniques. Key findings indicate that while higher resolutions enhance detail and structural clarity, they significantly increase computational demands. Additionally, localization errors introduced by super-resolution imaging can adversely affect the accuracy of motion correction and Contrast Transfer Function (CTF) estimations, critical for accurate 3D reconstructions. These insights highlight the delicate balance required in cryo-EM between achieving high resolution and maintaining image integrity, suggesting directions for future research and technological advancements in electron microscopy.
Description
Citation
GERŠL, D. Kryo-EM: Vliv EER formátu a super-rozlišení na výsledky SPA [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2024.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Ivan Švarc, CSc. (člen)
doc. Ing. Branislav Lacko, CSc. (člen)
doc. Ing. Simeon Simeonov, CSc. (člen)
doc. Mgr. et Mgr. Aleš Návrat, Ph.D. (člen)
prof. Mgr. Roman Jašek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Radek Vlach, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2024-06-11
Defence
Student obeznámil komisi s výsledky své DP. Po přečtení posudků student uspokojivě reagoval na vybrané dotazy oponenta (dotazů oponenta bylo mnoho). Posléze reagoval na dotaz komise.
prof. Jašek: Vytknul práci preciznost, která se i v praxi vyžaduje.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení