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cryoSPARC, RELION 및 Scipion을 사용한 견고한 단일 입자 Cryo-Electron Microscopy (cryo-EM) 처리 워...
cryoSPARC, RELION 및 Scipion을 사용한 견고한 단일 입자 Cryo-Electron Microscopy (cryo-EM) 처리 워...
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Biochemistry
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JoVE Journal Biochemistry
A Robust Single-Particle Cryo-Electron Microscopy (cryo-EM) Processing Workflow with cryoSPARC, RELION, and Scipion

cryoSPARC, RELION 및 Scipion을 사용한 견고한 단일 입자 Cryo-Electron Microscopy (cryo-EM) 처리 워크플로우

Full Text
15,585 Views
13:43 min
January 31, 2022

DOI: 10.3791/63387-v

Megan C. DiIorio1, Arkadiusz W. Kulczyk1,2

1Institute for Quantitative Biomedicine,Rutgers University, 2Department of Biochemistry & Microbiology,Rutgers University

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This article provides a protocol for utilizing three cryo-EM processing platforms—cryoSPARC v3, RELION-3, and Scipion 3—to create a robust workflow for high-resolution structure determination of macromolecules. The focus is on achieving optimal results through the combination of different software packages.

Key Study Components

Area of Science

  • Cryo-electron microscopy
  • Structural biology
  • Macromolecular imaging

Background

  • Single-particle cryo-EM allows for near-atomic resolution structure determination.
  • Different software packages yield varying quality and resolution in 3D maps.
  • Combining multiple programs can enhance results.
  • This protocol focuses on the adeno-associated virus, a vector for gene therapy.

Purpose of Study

  • To guide users in navigating workflows across multiple cryo-EM platforms.
  • To demonstrate the use of a combined pipeline for high-resolution structure determination.
  • To optimize the processing of single-particle data sets.

Methods Used

  • Utilization of cryoSPARC v3 for initial project setup.
  • Integration of RELION-3 for structure calculations.
  • Application of Scipion 3 for workflow management.
  • Demonstration of the pipeline using adeno-associated virus data.

Main Results

  • Successful navigation of workflows across the three platforms.
  • High-resolution structure of the adeno-associated virus obtained.
  • Demonstrated improvement in 3D map quality through combined software use.
  • Protocol provides a comprehensive guide for researchers.

Conclusions

  • The combined use of cryo-EM platforms enhances structure determination.
  • This protocol serves as a valuable resource for researchers in structural biology.
  • Future applications may extend to other macromolecules and data sets.

Frequently Asked Questions

What is cryo-electron microscopy?
Cryo-electron microscopy is a technique for determining the structure of macromolecules at near-atomic resolution.
Why combine different cryo-EM software?
Combining different software can improve the quality and resolution of 3D maps due to varying algorithms.
What is the focus of this protocol?
The protocol focuses on using cryoSPARC, RELION, and Scipion to determine the structure of the adeno-associated virus.
How does this protocol benefit researchers?
It provides a comprehensive workflow that enhances the efficiency and accuracy of structure determination.
Can this method be applied to other macromolecules?
Yes, the workflow can be adapted for various single-particle data sets beyond the adeno-associated virus.
What are the main outcomes of using this protocol?
The main outcomes include improved 3D map quality and successful high-resolution structure determination.

이 문서에서는 3개의 cryo-EM 처리 플랫폼(예: cryoSPARC v3, RELION-3 및 Scipion 3)을 효과적으로 활용하여 고해상도 구조 결정을 위한 다양한 단일 입자 데이터 세트에 적용할 수 있는 단일하고 강력한 워크플로우를 만드는 방법을 설명합니다.

단일 입자 냉동 전자 현미경 검사는 원자 분해능에 가까운 거대 분자의 구조화 된 결정을위한 방법입니다. 이미지 처리 및 구조 계산에 여러 소프트웨어 패키지를 사용할 수 있지만 3D 맵의 결과는 계산 중에 적용되는 알고리즘의 차이로 인해 품질과 해상도가 달라지는 경우가 많습니다. 따라서, 상이한 프로그램들의 조합을 사용하는 것은 종종 최적의 결과를 달성하는 데 유익하다.

이 프로토콜은 사용자가 CryoSPARC, RELION 및 Scipion의 세 가지 cryo-EM 처리 플랫폼에서 워크플로를 탐색하도록 안내합니다. 우리는이 파이프 라인을 사용하여 유전자 치료에 널리 사용되는 벡터 인 아데노 관련 바이러스의 고해상도 구조를 얻는 방법을 시연 할 것입니다. 웹 브라우저에서 CryoSPARC v3을 열고 프로젝트의 작업 영역을 만든 후 새 작업 영역으로 이동하여 오른쪽 패널에서 작업 작성기를 엽니다.

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