cisTEM

cisTEM用于透射電子顯微鏡的計算成像系統,用于處理高分辨率電子低溫顯微鏡和單粒子平均數據。允許處理大分子復合物的冷凍電鏡(cryo-EM)圖像。cisTEM能夠從這些圖像中提取高分辨率3D重構。它可以處理電影,顯微照片和單粒子圖像堆棧,實現完整的處理步驟流程。該工具基于最大似然算法,用戶可以定義粒子圖像堆棧,對齊參數和3D參考結構的組合。它在基于CPU的工作站上處理典型數據集,與GPU加速處理相媲美。

特征:

① 有自己的并行化方案,獨立于常見的體系結構,如openMPI
② 可以在本地工作站上運行,并通過遠程執行計算作業來利用高性能計算環境(例如計算機集群)。所需要的只是所有機器(本地工作站,集群登錄和計算節點)都可以訪問相同的文件系統(即數據文件的路徑和cis TEM安裝目錄在任何地方都是相同的),并且在使用集群的情況下,可以通過ssh訪問登錄節點
③ 基于Sigworth算法,排除了低和異常高方差的區域,以避免無粒子和包含非顆粒的高對比度特征的區域。該算法除了速度快外,由于沒有使用特定的模板,所以在很大程度上避免了模板偏差的問題

AlignFM

AlignFM是基于 MPICH 與 openMP 的高效并行取向中心參數搜索的三維重構軟件。通過 Fortran 語言編程實現算法,完成從初始模型構建到高分辨三維重構的全部過程,構成一個完整的軟件包。在單個 CPU 上采用 OPENMP 進行并行計算,實現快速模型重構及參數精修。AlignFM 不包括電鏡顆粒圖像預處理(動態幀校正、CTF 測定、顆粒挑選)等步驟,只進行二維分類與三維精修 。AlignFM 程序分成三個模塊:全局搜索、局部精修與三維重構。

特征:

① AlignFM 可以從隨機三維模型出發,快速從無到有重構初始模型,并逐步提高其分辨率
② 如果無法提供合適的初始模型,AlignFM 提供直接從原始顆粒中生成隨機初始模型
③ 在 MPICH 框架下實現多 CPU 并行化處理,在每一個 CPU 上實現 openMP 任務調度等

 

Phenix

PHENIX是一個軟件套件,用于使用X射線晶體學和其他方法自動測定分子結構。它基于Python的綜合系統,用于大分子結構解決方案,分析衍射斑點,并產生了一個單一蛋白質機器的三維圖片,這副圖片可確切地告訴研究人員蛋白質機器是如何組合在一起的。

特征:

① 全面的反射數據分析和質量評估; 用于檢測孿生和其他病理
② 從縮放的未合并強度開始計算R-sym,R-meas,平均I / sigma,CC1 / 2和相關統計
③ 自動細化,支持X射線和中子數據。除了命令行程序中提供的功能外,GUI版本還包括圖形原子選擇,簡化的約束設置,自動添加氫以及后精化驗證
④ 使用地圖和模型進行自動細化(CCP4格式或帶有地圖系數的MTZ格式)
⑤ RNA晶體結構的Rosetta細化
⑥ 增加了對實驗數據的分析。報告R-work和R-free,幾何約束統計,Ramachandran圖,側鏈旋轉異構體,C-β偏差,全原子接觸和與電子密度的空間相關性。異常值列表鏈接到圖形程序

 

DeepPicker

DeepPicker應用在單粒子電子冷凍顯微鏡(cryo-EM)結構測定中自動化粒子拾取,旨在將結構生物學家從低溫EM數據分析中手動粒子拾取的耗時且費力的任務中解放出來。它在已公布的γ-分泌酶,剪接體和TRPV1數據集上進行了測試,該工具可以在粒子拾取中實現接近人類的性能。

特征:

① DeepPicker采用新穎的跨分子訓練策略,從先前分析的顯微照片中捕獲顆粒的共同特征,因此在顆粒采集過程中不需要任何人為干預
② DeepPicker可以提供實用的工具,以顯著減少單粒子分析所花費的時間和手動工作,從而極大地促進高分辨率冷凍電鏡結構的確定