2010cb912400-基于冷凍電子顯微鏡學的生物大分子的高時空分辨率的結(jié)構(gòu)和功能研究

1、項目名稱：基于冷凍電子顯微鏡學的生物大分子的基于冷凍電子顯微鏡學的生物大分子的高時空分辨率的結(jié)構(gòu)和功能研究高時空分辨率的結(jié)構(gòu)和功能研究首席科學家：高海嘯高海嘯清華大學清華大學起止年限：20102010年1月20142014年8月依托部門：教育部教育部效率高十倍以上。此外，AutoEMation還能自動地在低電子輻照劑量下根據(jù)樣品情況選擇在同一個孔洞中的不同區(qū)域多次拍攝，從而大大提高了樣品的利用率。而這在手工電鏡數(shù)據(jù)采集中是無法做到的。A

2、utoEMation目前已經(jīng)在哥倫比亞大學、德州大學休斯頓醫(yī)學中心、哈佛大學等多家冷凍電鏡研究機構(gòu)全面運轉(zhuǎn)或試運轉(zhuǎn)，并已多次穩(wěn)定地對單個樣品進行數(shù)據(jù)采集一周以上，迄今共收集十余萬張CCD照片。在本課題中，我們將在AutoEMation現(xiàn)有的核心構(gòu)架的基礎上，開發(fā)一套完備的高通量和全自動化的電鏡數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。首先，針對目前AutoEMation還只能運行在美國FEI公司的Tecnai系列冷凍電鏡上的限制，將其擴展到我們剛剛在清華大學

3、和中科院生物物理所購置的TitanKrios冷凍電鏡平臺上。需要指出的是，目前還沒有任何針對TitanKrios冷凍電鏡的自動化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。我們在這方面的工作將是國際上最前沿的。其次，將AutoEMation擴展至具有支持單顆粒采集，傾轉(zhuǎn)系列數(shù)據(jù)采集（包括電子斷層分析和單顆粒傾轉(zhuǎn)）等多項重要冷凍電鏡操作功能。最后，在自動化數(shù)據(jù)采集的基礎上，實現(xiàn)對電鏡數(shù)據(jù)的預處理、預篩選，并由此探索和優(yōu)化電鏡樣品的理想處理和數(shù)據(jù)收集條件，如包埋冰層的最

4、佳厚度、電子束的最佳輻照強度和最佳欠焦范圍等。冷凍電鏡圖像的三維重構(gòu)有很高的計算需求，特別是其中alignment和refinement的計算部。在10年前，這些計算任務主要是在具有共享內(nèi)存架構(gòu)和多處理器的專用計算機上完成。隨著對分辨率的要求越來越高，所需要處理的電鏡圖像的數(shù)量呈指數(shù)增長趨勢。因此，過去那種依賴于昂貴的專用計算機的數(shù)據(jù)處理方式已不再可行，而需要采用以LINUX為操作系統(tǒng)的計算機集群。在本課題中，我們將會針對高性能并行化這