La resolución en términos de densidad de electrones es una medida de la resolubilidad en el mapa de densidad de electrones de una molécula. En la cristalografía de rayos X , la resolución es el pico que se puede resolver más alto en el patrón de difracción , mientras que la resolución en la microscopía crioelectrónica es una comparación del espacio de frecuencia de dos mitades de los datos, que se esfuerza por correlacionarse con la definición de rayos X. [1]
Medidas cualitativas
En biología estructural , la resolución se puede dividir en 4 grupos: (1) los elementos individuales subatómicos [ aclaración necesaria ] son distinguibles y los efectos cuánticos se pueden estudiar, (2) los átomos atómicos individuales son visibles y tridimensionales precisos el modelo puede ser construido, (3) helicoidal, estructura secundaria , como hélices alfa y hojas beta ; Hélices de ARN (en ribosomas), dominio (4), ninguna estructura secundaria se puede resolver. [ aclaración necesaria ]
Cristalografía de rayos X
A medida que la unidad repetitiva del cristal, su celda unitaria , se vuelve más grande y más compleja, la imagen de nivel atómico proporcionada por la cristalografía de rayos X se vuelve menos bien resuelta (más "borrosa") para un número dado de reflejos observados. A menudo se identifican dos casos limitantes de cristalografía de rayos X, cristalografía de "molécula pequeña" y "macromolecular". La cristalografía de moléculas pequeñas típicamente involucra cristales con menos de 100 átomos en su unidad asimétrica ; tales estructuras cristalinas suelen estar tan bien resueltas que sus átomos pueden discernirse como "manchas" aisladas de densidad electrónica. Por el contrario, la cristalografía macromolecular a menudo involucra a decenas de miles de átomos en la celda unitaria. Tales estructuras cristalinas están generalmente menos bien resueltas (más "manchadas"); los átomos y los enlaces químicos aparecen como tubos de densidad electrónica, más que como átomos aislados. En general, las moléculas pequeñas también son más fáciles de cristalizar que las macromoléculas; sin embargo, la cristalografía de rayos X ha demostrado ser posible incluso para virus con cientos de miles de átomos. [2]
Resolución (Å) | Significado |
> 4.0 | Coordenadas atómicas individuales sin sentido. Se pueden determinar los elementos de la estructura secundaria. |
3,0 - 4,0 | Doble posiblemente correcto, pero es muy probable que haya errores. Muchas cadenas laterales colocadas con rotamer incorrecto. |
2,5 - 3,0 | Es probable que el pliegue sea correcto, excepto que algunos bucles de superficie pueden estar cortados del mismo modo. Varias cadenas laterales largas y delgadas (lys, glu, gln, etc.) y cadenas laterales pequeñas (ser, val, thr, etc.) que probablemente tengan rotámeros incorrectos. |
2,0 - 2,5 | Como 2.5 - 3.0, pero el número de cadenas laterales en el rotámero incorrecto es considerablemente menor. Normalmente se pueden detectar muchos pequeños errores. El pliegue normalmente es correcto y el número de errores en los bucles de superficie es pequeño. Se hacen visibles moléculas de agua y pequeños ligandos. |
1,5 - 2,0 | Pocos residuos tienen rotámero incorrecto. Normalmente se pueden detectar muchos pequeños errores. Los pliegues rara vez son incorrectos, incluso en bucles de superficie. |
0,5 - 1,5 | En general, las estructuras casi no tienen errores en esta resolución. Los átomos individuales de una estructura se pueden resolver. Las bibliotecas de rotámeros y los estudios de geometría se realizan a partir de estas estructuras. |
Microscopía crioelectrónica
En microscopía crioelectrónica , la resolución se mide típicamente mediante la correlación de capa de Fourier (FSC), [5] una extensión tridimensional de la correlación de anillo de Fourier (FRC), [6] que también se conoce como función de correlación de frecuencia espacial. [7] El FSC es una comparación de dos transformadas de Fourier diferentes en diferentes capas en el espacio de frecuencias. Para medir el FSC, los datos deben separarse en dos grupos. Normalmente, las partículas pares forman el primer grupo y las impares el segundo según su orden. Esto se conoce comúnmente como la prueba par-impar. La mayoría de las publicaciones citan el corte FSC 0.5, que se refiere a cuando el coeficiente de correlación de las conchas de Fourier es igual a 0.5. [1] [8]
La determinación del umbral de resolución sigue siendo un tema controvertido y existen muchos otros criterios que utilizan la curva FSC, incluido el criterio 3-σ, el criterio 5-σ y el límite de 0,143. Sin embargo, se argumentó que los umbrales de valor fijo (como 0,5 o 0,143) se basaban en supuestos estadísticos incorrectos. [9] El nuevo criterio de medio bit indica en qué resolución se ha recopilado suficiente información para interpretar de manera confiable el volumen tridimensional, y el criterio 3- sigma (modificado) indica dónde emerge sistemáticamente el FSC por encima de las correlaciones aleatorias esperadas del fondo. ruido. [9]
En 2007, se desarrolló un criterio de resolución independiente del FSC, la correlación de vecinos de Fourier (FNC), utilizando la correlación entre voxels de Fourier vecinos para distinguir la señal del ruido. El FNC se puede utilizar para predecir un FSC menos sesgado. [10] Véase también una revisión de 2011 sobre medidas de resolución Cyro-EM. [11]
Notas
- ↑ a b Frank, 2006, p250-251
- ^ Hopper, P .; Harrison, SC; Sauer, RT (1984). "Estructura del virus del acrobacias tupidas del tomate. V. Determinación de la secuencia de la proteína de la capa y sus implicaciones estructurales". Revista de Biología Molecular . Elsevier Ltd. 177 (4): 701–713. doi : 10.1016 / 0022-2836 (84) 90045-7 . PMID 6481803 .
- ^ Huang, Yu-Feng (2007). Estudio de las propiedades estructurales de las proteínas mineras y su aplicación (pdf) (Ph.D.). Universidad Nacional de Taiwán . Consultado el 4 de noviembre de 2014 .
- ^ Blow, David (20 de junio de 2002). Esquema de cristalografía para biólogos . Nueva York: Oxford University Press . pag. 196. ISBN 978-0198510512. Consultado el 4 de noviembre de 2014 .
- ^ Harauz y van Heel, 1986
- ↑ van Heel, 1982
- ^ Saxton y Baumeister, 1982
- ^ Böttcher et al., 1997
- ↑ a b van Heel & Schatz, 2005
- ^ Sousa y Grigoreiff, 2007
- ^ Liao, HY; Frank, J (14 de julio de 2010). "Definición y estimación de resolución en reconstrucciones de una sola partícula" . Estructura . 18 (7): 768–75. doi : 10.1016 / j.str.2010.05.008 . PMC 2923553 . PMID 20637413 .
Referencias
- Harauz, G .; M. van Heel (1986). "Filtros exactos para la reconstrucción tridimensional de geometría general". Optik . 73 : 146-156.
- van Heel, M .; Keegstra, W .; Schutter, W .; van Bruggen EFJ (1982). Estudios de hemocianina de artrópodos mediante análisis de imágenes, en: Estructura y función de proteínas respiratorias de invertebrados, EMBO Workshop 1982, EJ Wood . Informes de química de la vida . Supl. 1. págs. 69–73. ISBN 9783718601554.
- Saxton, WO; W. Baumeister (1982). "El promedio de correlación de una proteína de la envoltura celular bacteriana dispuesta regularmente". Revista de microscopía . 127 : 127-138. doi : 10.1111 / j.1365-2818.1982.tb00405.x .
- Böttcher, B .; Wynne, SA; Crowther, RA (1997). "Determinación del pliegue de la proteína central del virus de la hepatitis B por microscopía electrónica". Naturaleza . 386 (6620): 88–91. Código Bibliográfico : 1997Natur.386 ... 88B . doi : 10.1038 / 386088a0 . PMID 9052786 .
- van Heel, M .; Schatz, M. (2005). "Criterios de umbral de correlación de capa de Fourier". Revista de Biología Estructural . 151 (3): 250–262. doi : 10.1016 / j.jsb.2005.05.009 . PMID 16125414 .
- Frank, Joachim (2006). Microscopía electrónica tridimensional de conjuntos macromoleculares . Nueva York: Oxford University Press . ISBN 0-19-518218-9.
- Sousa, Duncan; Nikolaus Grigorieff (2007). " Medición de resolución ab initio para estructuras de partículas individuales". J Struct Biol . 157 (1): 201–210. doi : 10.1016 / j.jsb.2006.08.003 . PMID 17029845 .
enlaces externos
- PDB 101 Mirando las estructuras: resolución
- EMstats Tendencias y distribuciones de mapas en EM Data Bank (EMDB), por ejemplo, tendencias de resolución