Original title: Kryo-EM: Vliv EER formátu a super-rozlišení na výsledky SPA
Translated title: Cryo-EM: Impact of EER format and super-resolution on SPA results
Authors: Geršl, David ; Dobrovský, Ladislav (referee) ; Hůlka, Tomáš (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2024
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Kryo-elektronová mikroskopie (cryo-EM) se stala zásadním nástrojem ve strukturální biologii, který umožňuje vizualizaci biologických makromolekul v atomovém rozlišení za kryogenních podmínek. Tato diplomová práce se věnuje zkoumání vlivu obrazového rozlišení a chyb lokalizace v rámci techniky cryo-EM, přičemž klade důraz na jejich dopad na analýzu jednotlivých částic (SPA). Práce je rozdělena do dvou hlavních experimentálních částí. První část zkoumá dopady různých obrazových rozlišení na procesy rekonstrukce v SPA. Zde bylo zjištěno, že zvýšení rozlišení obrazu vede k lepšímu detailu a strukturální jasnosti, avšak zároveň výrazně zvyšuje výpočetní nároky a komplexnost datového zpracování. Druhá experimentální část se zaměřuje na vliv uměle indukovaných chyb lokalizace, které jsou způsobeny použitím technik superrozlišení. Tyto chyby mají negativní vliv na přesnost korekce pohybu a odhady funkcí přenosu kontrastu (CTF), což jsou klíčové aspekty pro přesné 3D rekonstrukce v SPA. Zkoumání těchto dvou klíčových faktorů odhalilo, že i přes technologický pokrok v oblasti detektorů a zpracování obrazu, který umožnil dosáhnout rozlišení srovnatelného s X-ray krystalografií, stále existují výzvy spojené s potenciální optimalizací těchto procesů v praxi. Tyto výzvy zahrnují potřebu efektivnějšího využití výpočetních zdrojů a lepšího pochopení vlivu technických parametrů na kvalitu a přesnost výsledných rekonstrukcí. Výsledky této práce poskytují poznatky pro další vývoj v oblasti cryo-EM a otevírají možnosti pro zlepšení metod SPA, což může potenciálně vést k přesnějšímu a efektivnějšímu studiu komplexních biologických struktur. Tyto poznatky také naznačují směry pro budoucí výzkum a potenciál pro technologické inovace, které by mohly dále zlepšit schopnosti cryo-EM v oblasti strukturní biologie. Cryo-electron microscopy (cryo-EM) has emerged as a pivotal tool in structural biology, enabling the visualization of biological macromolecules at atomic resolutions under cryogenic conditions. This thesis explores the intricacies of image resolution and localization errors within cryo-EM, particularly focusing on their impact on Single Particle Analysis (SPA). The experimental sections delve into the effects of various image resolutions and the introduction of artificial localization errors through super-resolution imaging techniques. Key findings indicate that while higher resolutions enhance detail and structural clarity, they significantly increase computational demands. Additionally, localization errors introduced by super-resolution imaging can adversely affect the accuracy of motion correction and Contrast Transfer Function (CTF) estimations, critical for accurate 3D reconstructions. These insights highlight the delicate balance required in cryo-EM between achieving high resolution and maintaining image integrity, suggesting directions for future research and technological advancements in electron microscopy.
Keywords: analýza jednotlivých částic; electron event representation; kryogenní elekotronová mikroskopie; superrozlišení; transmisní elektronová mikroskopie; cryo-EM; electron event representation; single particle analysis; super-resolution; transmission electron microscopy

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: https://hdl.handle.net/11012/247328

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-617584


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses