基于层次高斯混合模型与部件发现的异构生物分子重构
定量方法
2025-06-12 v1 计算机视觉与模式识别
机器学习
图像与视频处理
摘要
冷冻电子显微镜 (Cryo-EM) 是分子生物学中一个变革性的范畴，其中计算方法用于从极其嘈杂的 2D 电子显微镜图像中推断出原子分辨率的 3D 分子结构。在其前沿研究中，如何建模在成像颗粒表现出非刚性构象柔性和组成变异，其中部件有时会缺失。我们引入了一个基于层次高斯混合模型的 3D 重构框架，灵感来自用于 4D 场景重构的高斯溶解技术。特别是，该模型的结构基于初始过程推断颗粒的基于部件的分割，为处理构象和组成变异提供了必要的归纳偏置。该框架称为 CryoSPIRE，在复杂实验数据集上表现出生物学上有意义的结构，并在 CryoBench——用于评估冷冻电子显微镜异构性方法的基准测试中建立了新的状态-of-the-art。
引用
@article{arxiv.2506.09063,
title = {Reconstructing Heterogeneous Biomolecules via Hierarchical Gaussian Mixtures and Part Discovery},
author = {Shayan Shekarforoush and David B. Lindell and Marcus A. Brubaker and David J. Fleet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.09063},
year = {2025}
}
备注
21 pages, 14 figures, Project Webpage: https://shekshaa.github.io/CryoSPIRE