cisTEM

cisTEM用于透射电子显微镜的计算成像系统,用于处理高分辨率电子低温显微镜和单粒子平均数据。允许处理大分子复合物的冷冻电镜(cryo-EM)图像。cisTEM能够从这些图像中提取高分辨率3D重构。它可以处理电影,显微照片和单粒子图像堆栈,实现完整的处理步骤流程。该工具基于最大似然算法,用户可以定义粒子图像堆栈,对齐参数和3D参考结构的组合。它在基于CPU的工作站上处理典型数据集,与GPU加速处理相媲美。

特征:

① 有自己的并行化方案,独立于常见的体系结构,如openMPI
② 可以在本地工作站上运行,并通过远程执行计算作业来利用高性能计算环境(例如计算机集群)。所需要的只是所有机器(本地工作站,集群登录和计算节点)都可以访问相同的文件系统(即数据文件的路径和cis TEM安装目录在任何地方都是相同的),并且在使用集群的情况下,可以通过ssh访问登录节点
③ 基于Sigworth算法,排除了低和异常高方差的区域,以避免无粒子和包含非颗粒的高对比度特征的区域。该算法除了速度快外,由于没有使用特定的模板,所以在很大程度上避免了模板偏差的问题

AlignFM

AlignFM是基于 MPICH 与 openMP 的高效并行取向中心参数搜索的三维重构软件。通过 Fortran 语言编程实现算法,完成从初始模型构建到高分辨三维重构的全部过程,构成一个完整的软件包。在单个 CPU 上采用 OPENMP 进行并行计算,实现快速模型重构及参数精修。AlignFM 不包括电镜颗粒图像预处理(动态帧校正、CTF 测定、颗粒挑选)等步骤,只进行二维分类与三维精修 。AlignFM 程序分成三个??椋喝炙阉?、局部精修与三维重构。

特征:

① AlignFM 可以从随机三维模型出发,快速从无到有重构初始模型,并逐步提高其分辨率
② 如果无法提供合适的初始模型,AlignFM 提供直接从原始颗粒中生成随机初始模型
③ 在 MPICH 框架下实现多 CPU 并行化处理,在每一个 CPU 上实现 openMP 任务调度等

 

Phenix

PHENIX是一个软件套件,用于使用X射线晶体学和其他方法自动测定分子结构。它基于Python的综合系统,用于大分子结构解决方案,分析衍射斑点,并产生了一个单一蛋白质机器的三维图片,这副图片可确切地告诉研究人员蛋白质机器是如何组合在一起的。

特征:

① 全面的反射数据分析和质量评估; 用于检测孪生和其他病理
② 从缩放的未合并强度开始计算R-sym,R-meas,平均I / sigma,CC1 / 2和相关统计
③ 自动细化,支持X射线和中子数据。除了命令行程序中提供的功能外,GUI版本还包括图形原子选择,简化的约束设置,自动添加氢以及后精化验证
④ 使用地图和模型进行自动细化(CCP4格式或带有地图系数的MTZ格式)
⑤ RNA晶体结构的Rosetta细化
⑥ 增加了对实验数据的分析。报告R-work和R-free,几何约束统计,Ramachandran图,侧链旋转异构体,C-β偏差,全原子接触和与电子密度的空间相关性。异常值列表链接到图形程序

 

DeepPicker

DeepPicker应用在单粒子电子冷冻显微镜(cryo-EM)结构测定中自动化粒子拾取,旨在将结构生物学家从低温EM数据分析中手动粒子拾取的耗时且费力的任务中解放出来。它在已公布的γ-分泌酶,剪接体和TRPV1数据集上进行了测试,该工具可以在粒子拾取中实现接近人类的性能。

特征:

① DeepPicker采用新颖的跨分子训练策略,从先前分析的显微照片中捕获颗粒的共同特征,因此在颗粒采集过程中不需要任何人为干预
② DeepPicker可以提供实用的工具,以显着减少单粒子分析所花费的时间和手动工作,从而极大地促进高分辨率冷冻电镜结构的确定