Makromolekyylikompleksien rekonstruointi

Makromolekyylien rekonstruktioprosessin tavoitteena on muodostaa makromolekyylikompleksista kolmiuloitteinen malli elektronimikroskoopilla tuotetuista läpivalaisukuvista [#!temma!#]. Elektronimikroskooppi suurentaa yli 30000-kertaiseksi, joten se on riittävä esimerkiksi viruksien rakenteen tutkimiseen. Ennen läpivalaisukuvan ottamista on makromolekyylikompleksit sisältävä näyte preparoitava, esimerkiksi jäädyttämällä vedessä oleva näyte nopeasti upottamalla nestemäiseen etaaniin, jottei veteen ei ehtisi muodostua jään kiderakennetta. Kun näyte on jäädytetty, siihen kohdistetaan elektronisuihku, joka muodostaa filmille läpivalaisukuvan. Näytteen kuvaamisen jälkeen voidaan filmi digitoida kuvanlukijalla tietokoneen ymmärtämään muotoon [#!rapu!#].

Digitoidusta läpivalaisukuvasta voidaan makromolekyylikompleksin partikkelit poimia joko manuaalisesti tai käyttäen sitä varten suunniteltua ohjelmaa, esimerkiksi ETHAN-ohjelmaa [#!vape!#]. Osakuvista pyritään poistamaan mahdollisimman paljon kohinaa, esimerkiksi rajaamalla kuva mahollisimman pieneksi ja poistamalla osa taustasta, sillä usein kuvassa on enemmän kohinaa kuin itse signaalia.

Partikkelit sisältävistä osakuvista oletetaan, että ne esittävät samaa kolmiulotteista kappaletta, mutta kaksiulotteisina projektioina eri suunnalta katsottuina. Radonin teoreemaan pohjautuen näistä kaksiulotteisista projektioista voidaan periaatteessa rekonstruoida makromolekyylikompleksin alkuperäinen kolmiulotteinen rakenne [#!gt!#]. Usein oletetaan myöskin, että rekonstruoitava kappale on hyvin symmetrinen, jolloin mallin rekonstruoiminen helpottuu. Symmetria-oletuksella voidaan helpottaa mallin rekonstruointia, sillä malli koostuu useasta toistuvasta osiosta (katso kuva 2.1) [#!atdvlc!#].

  

Figure 2.1: Makromolekyylikompleksin rekonstruointiprosessi

1#1