RUS  ENG
Полная версия
ЖУРНАЛЫ // Математическая биология и биоинформатика // Архив

Матем. биология и биоинформ., 2020, том 15, выпуск Suppl., страницы t1–t20 (Mi mbb445)

Эта публикация цитируется в 1 статье

Переводы опубликованных статей

Восстановление модулей и расчет фаз для дифракционной картины изолированной частицы с использованием бинарных масок объекта

В. Ю. Лунин, Н. Л. Лунина, Т. Е. Петрова

Институт математических проблем биологии РАН – филиал Института прикладной математики им. М.В. Келдыша Российской академии наук, Пущино, Россия

Аннотация: Развитие экспериментальной техники и, в частности, ввод в эксплуатацию рентгеновских лазеров на свободных электронах позволяют приблизиться к возможности регистрации рентгеновского рассеяния отдельной макромолекулярной частицей. Это открывает дорогу к определению методами рентгеновской дифракции структуры некристаллизованных макромолекулярных объектов. Возможность измерения интенсивностей не-Брэгговских рефлексов создает существенную избыточность экспериментальных данных, что существенно упрощает определение структуры объекта. Дискретизация непрерывной дифракционной картины на сетку с достаточно мелким шагом позволяет рассматривать проблему определения структуры как проблему определения структуры для “виртуального” кристалла с чрезвычайно большим относительным объемом растворителя в элементарной ячейке. В предположении, что область, занимаемая объектом в элементарной ячейке, известна, можно ожидать высокой эффективности решения фазовой проблемы итерационными методами, типа методов модификации электронной плотности. В то же время, итерационные методы чувствительны к точности задания области молекулы, неполноте экспериментальных данных и изначальной неединственности решения. Разработанный авторами метод предварительного решения фазовой проблемы осуществляет случайный поиск связных бинарных аппроксимаций распределения электронной плотности в объекте (масок области молекулы), воспроизводящих с достаточной точностью дифракционную картину, наблюдаемую в эксперименте. Выравнивание, в рамках группы эквивалентности решений фазовой проблемы, найденных масок с последующим усреднением позволяет получить приближенное решение фазовой проблемы. Помимо оценки неизвестных значений фаз структурных факторов, разработанный подход позволяет восстанавливать фрагменты дифракционной картины (значения модулей структурных факторов), потерянные в эксперименте. Примерами таких фрагментов могут служить нерегистрируемая центральная зона рентгенограммы или области “переэкспонированных” (ввиду ограниченности рабочего диапазона детектора) рефлексов.

Ключевые слова: биологические макромолекулы, одиночные частицы, рентгеновское рассеяние, рентгеновские лазеры на свободных электронах, фазовая проблема, восстановление дифракционных данных, эффективное разрешение.

Материал поступил в редакцию 05.06.2020

DOI: 10.17537/2020.15.t1



© МИАН, 2024