在单颗粒冷冻电镜中从投影学习恢复取向
机器学习
2021-04-14 v1 计算机视觉与模式识别
定量方法
机器学习
摘要
单颗粒冷冻电子显微镜（cryo-EM）中的一个主要挑战是，成像前三维颗粒所采取的取向未知；然而，该知识对于高分辨率重建至关重要。我们提出一种直接从所获二维投影集合恢复这些取向的方法。我们的方法包含两步：(i) 估计投影对之间的距离，以及 (ii) 从这些距离恢复每个投影的取向。在步骤 (i) 中，成对距离由在已解析生物结构的合成 cryo-EM 投影上训练的连体神经网络估计。在步骤 (ii) 中，通过最小化从投影估计的距离与由恢复取向所诱导的距离之间的差异来恢复取向。我们在合成 cryo-EM 数据集上评估了该方法。当前结果表明，取向可从发生平移且被高水平噪声污染的投影中准确恢复。恢复精度取决于距离估计器的精度。尽管尚未在真实实验装置中部署，所提方法为 SPA 中的取向恢复提供了一种新颖的基于学习的思路。我们的代码可在 https://github.com/JelenaBanjac/protein-reconstruction 获取。
引用
@article{arxiv.2104.06237,
title = {Learning to recover orientations from projections in single-particle cryo-EM},
author = {Jelena Banjac and Laurène Donati and Michaël Defferrard},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.06237},
year = {2021}
}