Ka hurahia e nga Kairangataiao nga hanganga huna o nga rawa me nga rapoi koiora ma te whakamahi i te crystallography me te cryo-electron microscopy (cryo-EM). Heoi, i te mea kei te anga atu enei ako ki nga raruraru e piki haere tonu ana, kua noho te ako miihini hei hoa rangatira.
I roto i tenei pou, ka titiro tatou ki te whakawhitinga whakamihi o "Nga Tikanga Ako Miihini mo te Crystallography me te Cryo-EM." Hono mai ki a matou i a matou e tirotiro ana i te awenga hurihuri o te matauranga horihori ki te iriti i nga mea ngaro o te ao ngota me te ao ngota.
Tuatahi, e hiahia ana ahau ki te whakamaarama i te kaupapa me te whakahua he aha nga tikanga o te crystallography me te Cryo-Em, katahi ka tirotirohia kei hea akoranga mīhini ka tae mai ki te takaro.
Karamataka
Ko te Crystallography te rangahau mo te whakatakotoranga o nga ngota i roto i nga rawa tioata. Ko nga tioata he totoka i hanga mai i nga ngota kua whakaritea i roto i te tauira tukurua hei hanga i tetahi hanganga tino hanga.
Na tenei whakaritenga i nga wa katoa, he ahurei nga ahuatanga me nga whanonga o nga rawa, na te mea he mea nui te whakaatakiriata kia mohio ai ki nga ahuatanga o nga matū maha.
Ka taea e nga kaiputaiao te tirotiro i te maataki karaihe ma te whakamahi i nga tikanga penei i te rereketanga hihi-X, ka tuku korero nui mo nga tuunga ngota me nga hononga honohono. He mea nui te Crystallography i roto i nga wahanga maha, mai i te putaiao rauemi me te matū ki te matawhenua me te koiora. Ka awhina i te whakawhanaketanga o nga rawa hou me te mohio ki nga taonga kohuke.
Ka taea e ia te awhina i a tatou ki te whakamaarama i nga hanganga uaua o nga ngota ngota koiora penei i te pūmua.
Cryo-EM (Cryo-Electron Microscopy)
Ko Cryo-electron microscopy (Cryo-EM) he hangarau atahanga matatau e taea ai e nga kairangahau te kite i nga hanganga ahu-toru o te koiora i te taumira ngota, tata-ngota ranei.
Ka tiakina e Cryo-EM nga koiora i roto i to ratau ahua tata-taiao ma te tere mīti i roto i te hauota wai, he rereke ki te miihini irahiko paerewa, e hiahia ana kia whakatikahia nga tauira, kia pokea, kia maroke.
Ma tenei ka aukati i te hanga tio tio, te tiaki i te hanganga koiora. Ka taea e nga kaiputaiao te kite i nga korero tino tika mo nga kohinga pūmua nui, wheori, me nga okana pūkoro, e whakaatu ana i o raatau mahi me o raatau hononga.
Kua hurihia e Cryo-EM te koiora hanganga ma te tuku i nga kairangahau ki te tuhura i nga tukanga koiora i nga taumata o mua kaore e taea te whakaaro. Ko ana tono mai i te kitenga tarukino me te whanaketanga kano kano ki te maarama ki nga turanga ngota ngota mate.
No te aha e mea faufaa ratou?
He mea nui te Cryo-EM me te crystallography ki te whakapakari ake i to maatau mohiotanga ki te ao taiao.
Ko te Crystallography e taea ai e tatou te kite me te mohio ki te whakaritenga ngota i roto i nga rawa, ka taea e tatou te hanga i nga pūhui hou me nga ahuatanga motuhake mo te whānuitanga o nga whakamahinga. He mea nui te Crystallography ki te hanga i to tatou ahurea hou, mai i nga semiconductors e whakamahia ana i roto i te hikohiko ki nga rongoa hei rongoa i nga mate.
Ko te Cryo-EM, i tetahi atu taha, he tirohanga whakamihiharo ki te tikanga uaua o te ao. Ka whai matauranga nga Kairangataiao ki nga tikanga koiora taketake ma te maataki i te hoahoanga o nga rauropi koiora, ka taea e ratou te whakaputa rongoa pai ake, te hoahoa i nga whakamaaramatanga, me te pai ki te patu i nga mate hopuhopu.
Ko nga ahunga whakamua a Cryo-EM e whakatuwhera ana i nga tirohanga hou mo te rongoa, te hangarau koiora, me to maatau mohiotanga katoa ki nga poraka hanga o te ao.
Te Whakapai ake i te Matapae Hanganga me te Tatari me te Ako Miihini i roto i te Crystallography
He tino awhina te ako miihini ki te whakaatakiriata, hurihanga i te matapae a nga kaiputaiao me te whakamaori i nga hanganga karaihe.
Ka taea e nga Algoritms te tango tauira me nga hononga mai i nga huingararaunga nui o nga hanganga karaihe e mohiotia ana, e taea ai te matapae tere o nga hanganga karaihe hou me te tino tika.
Hei tauira, kua whakamatauhia e nga kairangahau Thorn Lab te whai huatanga o te ako miihini ki te matapae i te pumautanga o te karaihe me te kaha o te hanga, e whakarato ana i nga tirohanga tino nui ki nga ahuatanga thermodynamic o nga rawa.
Ko tenei whanaketanga ehara i te mea ka whakatere noa i te kitenga o nga rawa hou engari ano hoki te arotautanga o nga mea o naianei, e kawe mai ana i te waa hou o te rangahau rauemi me nga ahuatanga pai ake me nga mahi.
Atahanga: He tauira o te hanganga karaihe e whakaahuatia ana i runga i te rorohiko Mercury.
Me pehea te Whakaaturanga Miihini i te Cryo-EM?
Kua whakatuwherahia e te ako miihini he ao hou mo nga mahi i roto i te miihini-a-hiko-hiko (Cryo-EM), ka taea e nga kaiputaiao te ruku hohonu atu ki te hangai o te koiora.
Ka taea e nga kairangahau te wetewete i nga pukapuka nui o nga raraunga cryo-EM ma te whakamahi i nga hangarau hou penei i te te ako hohonu, te hanga ano i nga tauira ahu-toru o nga ngota ngota koiora me te tino marama me te tika.
Ko tenei huinga o te ako miihini me te cryo-EM kua whakaaetia mo te whakaahua o nga hanganga pūmua kaore e taea te whakakore i mua, e whakarato ana i nga tirohanga hou mo o raatau mahi me o raatau hononga.
Ko te whakakotahitanga o enei hangarau e mau ana te oati nui mo te kitenga tarukino na te mea ka taea e nga kairangahau te aro tika ki nga waahi herenga motuhake, e arai ana ki te hanga rongoa whai hua mo nga momo mate.
Nga Whakaritenga Ako Miihini mo te Whakatere i te Raraunga Cryo-EM
Ko nga tirotirohanga Cryo-EM e whakaputa ana i nga huingararaunga taipitopito me te nui, ka waiho hei koha me te kanga mo nga kairangahau. Heoi, ko nga tikanga ako miihini kua kitea he mea nui ki te tātari me te whakamaoritanga o nga raraunga cryo-EM.
Ka taea e nga kaiputaiao te whakamahi i nga huarahi ako kaore i te tirotirohia ki te kimi aunoa me te whakarōpū i nga momo hanganga pūmua, me te whakaiti i nga mahi a-ringa e pau ana te wa.
Ko tenei tikanga ehara i te mea ka tere noa te tātari raraunga engari ka whakapai ake i te whakawhirinakitanga o nga kitenga ma te tango i nga rītaha tangata i roto i te whakamaoritanga o nga raraunga hanganga uaua.
Ko te whakaurunga o te ako miihini ki roto i te tātaritanga raraunga Cryo-EM, e whakaatuhia ana i roto i nga mahi o mua tata nei, he huarahi mo te mohiotanga hohonu atu ki nga tukanga koiora uaua me te tino tirotiro i nga miihini rapoi o te ao.
Ki Nga Tikanga Ranu: Te Whakapiri i te Aputa Whakamatau-Tatau
Ko te ako miihini te kaha ki te whakawhiti i te waahi i waenga i nga raraunga whakamatautau me nga tauira rorohiko i roto i te crystallography me te cryo-EM.
Ko te huinga o nga raraunga whakamatautau me nga tikanga ako miihini ka taea te whakawhanaketanga o nga tauira matapae tika, te whakapai ake i te pono o te whakatau hanganga me te whakatau tata rawa.
Ko te ako whakawhiti, he tikanga e whakamahi ana i nga matauranga i akohia i tetahi waahi ki tetahi atu, ka puta hei taputapu nui hei whakanui ake i te pai o nga tirotirohanga tioata me te Cryo-EM i roto i tenei horopaki.
Ko nga tikanga ranu, e whakakotahi ana i nga tirohanga whakamatautau me te kaha rorohiko, e tohu ana i tetahi whiringa tino pai mo te whakaoti i nga wero putaiao, e oati ana ki te whakarereke i te ahua o te kite me te raweke i te ao ngota me te ao ngota.
Te Whakamahi i nga Whatunga Neural Convolutional ki te Tikina Matūriki i Cryo-EM
Na roto i te tuku whakaahua taumira teitei o te ngota ngota koiora, kua hurihia e te cryo-electron microscopy (Cryo-EM) te rangahau o nga hanganga macromolecular.
Heoi, ko te kohi matūriki, ko te mohio me te tango i nga whakaahua matūriki takitahi mai i nga miihini Cryo-EM, he mahi nui te roa me te uaua.
He nui te ahunga whakamua a nga Kairangahau ki te whakaaunoa i tenei tikanga ma te whakamahi ako miihini, ina koa whatunga neural convolutional (CNNs).
Ko DeepPicker me Topaz-Denoise e rua huringa akoako hohonu e taea ai te kowhiri matūriki aunoa i roto i te cryo-EM, he tere ake te tukatuka me te tātaritanga raraunga.
Ko nga huarahi e pa ana ki te CNN kua tino nui ki te whakatere i nga tikanga Cryo-EM me te tuku i nga kairangahau ki te aro ki nga rangahau taumata teitei ma te rapu tika i nga matūriki me te tino tika.
Arotautanga o Crystallography Ma te Whakatauira Matapae
Ko te kounga o nga raraunga weriweri me nga putanga whakatioatanga ka whai paanga nui ki te whakatau hanganga i roto i te whakamaataiata macromolecular.
Ko nga whatunga neural artificial (ANNs) me nga miihini vector tautoko (SVMs) kua pai te whakamahi ki te arotau i nga tautuhinga whakapatioata me te matapae i te kounga rereketanga o te karaihe. Ko nga tauira matapae i hangaia e nga kairangahau ka awhina i te hoahoa o nga whakamatautau me te whakarei ake i te reeti angitu o nga whakamatautau whakamaarama.
Ka taea e enei tauira te hura i nga tauira ka puta nga hua pai ma te arotake i nga pukapuka maha o nga raraunga whakatioataata, hei awhina i nga kairangahau ki te whakaputa tioata kounga teitei mo nga whakamatautau rereke X-ray ka whai ake. Ko te mutunga mai, kua noho te ako miihini hei taputapu tino nui mo te whakamatautau kirikiriata tere me te whai.
Te Whakapai ake i te Whakaaetanga Hanganga Cryo-EM
Ko te mohio ki te hanganga tuarua o nga ngota koiora e whakamahi ana i nga mapi kiato o Cryo-EM he mea nui hei whakatau i o raatau mahi me o raatau taunekeneke.
Ko nga huarahi ako miihini, ara ko nga hoahoanga ako hohonu penei i te kauwhata convolutional me te whatunga auau, kua whakamahia hei kimi aunoa i nga ahuatanga hanganga tuarua i nga mapi cryo-EM.
Ka whakatewhatewha enei tikanga i nga ahuatanga o te rohe i roto i nga mapi kiato, e taea ai te whakarōpūtanga tika o nga huānga hanganga tuarua. Ma te ako miihini ka taea e nga kairangahau te tirotiro i nga hanganga matū uaua me te whai matauranga ki a raatau mahi koiora ma te whakaaunoa i tenei mahi mahi.
Whakaahua: Cryo-EM te whakatikatika i tetahi hanganga
Te Hanga Tauira Crystallography me te Whakaterenga Whakamana
Ko te hanga tauira me te whakamanatanga ko nga waahanga matua i roto i te tioata macromolecular hei whakapumau i te tika me te pono o te tauira hanganga.
Ko nga hangarau ako miihini penei i te convolutional autoencoders me nga tauira Bayesian kua whakamahia hei awhina me te whakapai ake i enei mahi. Hei tauira, ka whakamahi a AAnchor i nga CNN ki te mohio ki nga waikawa amino punga i roto i nga mapi kiato o Cryo-EM, e awhina ana i te whanaketanga tauira aunoa.
I whakamahia ano hoki nga tauira ako miihini Bayesian ki te whakauru i nga raraunga rereketanga hihi-X me te tautapa i nga roopu mokowhiti ki nga mapi kiato irahiko ngota iti.
Ko enei ahunga whakamua ehara i te mea ka tere ake te whakatau i te hanganga engari he nui ake nga aromatawai mo te kounga o te tauira, ka puta mai he hua rangahau pakari ake, ka taea te whakaputa.
Te Akoranga Miihini kei te heke mai i roto i te Koiora Hanganga
Ka kitea e te piki haere o nga whakaputanga putaiao, kei te pai haere tonu te whakaurunga o te ako miihini ki te cryo-EM me te crystallography, e whakarato ana i te maha o nga otinga hou me nga tono.
Ka oati te ako miihini ki te whakarereke i te taiao koiora hanganga me te whanaketanga tonu o nga algorithms kaha me te whakawhänui i nga rauemi kua whakaritea.
Ko te whakakotahitanga i waenga i te ako miihini me te koiora hangahanga e para ana i te huarahi mo nga kitenga me nga maaramatanga ki te ao ngota me te ao ngota, mai i te whakatau tere o te hanganga ki te kitenga tarukino me te miihini pūmua.
Ko nga rangahau e haere tonu ana mo tenei kaupapa whakahihiri e akiaki ana i nga kaiputaiao ki te whakamahi i te mana o AI me te whakatuwhera i nga mea ngaro o nga poraka whare o te ao.
Opaniraa
Ko te whakaurunga o nga hangarau ako miihini ki roto i te tioata me te miihini cryo-electron microscopy kua whakatuwherahia he tau hou mo te koiora hanganga.
Ko te ako miihini kua tere te tere o te rangahau me te kawe mai i nga maaramatanga kore e rite ki te ao ngota me te ao ngota, mai i te whakaaunoa i nga mahi uaua penei i te kowhiri matūriki ki te whakapai ake i te whakatauira matapae mo te whakakoi me te kounga rereke.
Ka taea e nga Kairangahau te arotake i te nui o nga raraunga ma te whakamahi convolutional te ahunga taiao me etahi atu algorithms matatau, e tatari ana i nga hanganga karaihe me te tango korero nui mai i nga mapi kiatoo te miihini-hiko-hiko.
Ko enei whanaketanga ehara i te mea ka tere noa nga mahi whakamatautau engari ka taea hoki te rangahau hohonu mo nga hanganga me nga mahi koiora.
Ka mutu, ko te whakakotahitanga o te ako miihini me te koiora hangahanga kei te whakarereke i nga whenua o te whakaataata me te miihini hiko-hiko.
Ko enei hangarau hou e whakatata atu ana ki a tatou ki te maarama ake ki te ao ngota me te ao ngota, e kii ana i nga huringa keemu i roto i te rangahau rauemi, te whanaketanga rongoa, me nga miihini uaua o te ao.
I a tatou e awhi ana i tenei rohe hou whakamihiihi, ka whiti marama te heke mai o te koiora hanganga me nga huarahi mutunga kore me te kaha ki te whakaoti panga tino uaua o te taiao.
Waiho i te Reply