Особенности трехмерной реконструкции спиралей по данным малоуглового рентгеновского рассеяния

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Спиральные частицы представляют интерес из-за схожести с реальными наноструктурами, образующимися в процессах самоорганизации биополимеров (например каррагинанов, ДНК и пр.). С другой стороны, определение структурных параметров таких частиц по данным малоуглового рассеяния затруднено из-за плохой обусловленности обратной задачи. Это показывает практика применения известных программ моделирования шариковыми структурами. Рассмотрены модификация алгоритма поиска в ограниченной области пространства и поведение решений в зависимости от величин параметров целевой функции, отвечающих за связность структуры, типа взвешивания кривой интенсивности рассеяния, ширины углового диапазона данных. Для статистической оценки устойчивости решений применен режим последовательного поиска модели при варьировании величин вкладов штрафных членов. Определены эмпирические зависимости оптимальных значений параметров поиска в зависимости от параметров кривой распределения парных расстояний.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Григорьев

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: vasiliy.grigorev.1996@mail.ru
Россия, Москва

П. В. Конарев

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vasiliy.grigorev.1996@mail.ru
Россия, Москва

В. В. Волков

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: vasiliy.grigorev.1996@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Свергун Д.И., Фейгин Л.А. Рентгеновское и малоугловое рассеяние. М.: Наука, 1986. 280 с.
  2. Svergun D.I., Stuhrmann H.B. // Acta Cryst. A. 1991. V. 47. P. 736. https://doi.org/10.1107/S0108767391006414
  3. Svergun D.I., Volkov V.V., Kozin M.B. et al. // Acta Cryst. A. 1996. V. 52. P. 419. https://doi.org/10.1107/S0108767396000177
  4. He H., Liu C., Liu H. // iScience. 2020. V. 23. 100906.
  5. Svergun D.I. // Biophys J. 1999. V. 78. P. 2879. https://doi.org/10.1016/S0006 3495(99)77443-6
  6. Franke D., Svergun D.I. // J. Appl. Cryst. 2009. V. 42. P. 342. https://doi.org/10.1107/S0021889809000338
  7. Kirkpatrick S., Gelatt C.D., Vecchi M.P. // Science. 1983. V. 220. P. 671. https://doi.org/10.1126/science.220.4598.671
  8. Григорьев В.А., Конарев П.В., Волков В.В. // Кристаллография. 2023. Т. 68. С. 941. https://doi.org/10.31857/S0023476123600295
  9. Волков В.В. // Кристаллография. 2021. Т. 66. С. 793. https://doi.org/10.31857/S0023476121050234
  10. Григорьев В.А., Конарев П.В., Волков В.В. // Успехи в химии и химической технологии. 2022. Т. 36. С. 53
  11. Rees D.A. Polysaccharides Shapes. London: Chapman and Hall, 1977. 80 p.
  12. Shtykova E.V., Volkov V.V., Konarev P.V. et al. // J. Appl. Cryst. 2003. V. 36. P. 669. https://doi.org/10.1107/S0021889803006198
  13. Shannon C.E., Weaver W. The Mathematical Theory of Communication. University of Illinois Press, 1949. 125 p.
  14. Kozin M., Svergun D. // J. Appl. Cryst. 2001. V. 34. P. 33. https://doi.org/10.1107/S0021889800014126
  15. Taha AA., Hanbury A. // BMC Med Imaging. 2015. V. 15. P. 29. https://doi.org/10.1186/s12880-015-0068-x
  16. Svergun D.I. // J. Appl. Cryst. 1992. V. 25. P. 495.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Теоретические модели спиралей: сверху – вид сбоку, снизу – вид сверху. Шаг спирали (слева направо): 45, 50, 55 и 60 Å при диаметре 100 и 62 Å при диаметре 120 Å.

Скачать (345KB)
3. Рис. 2. Усредненные по расчетам отсортированные значения NSD для групп расчетов, состоящих из пяти и семи моделей, и их средние значения (горизонтальные линии).

Скачать (93KB)
4. Рис. 3. Примеры найденных структур с дефектом типа “разрыв” (1) и типа “соединение” (2).

Скачать (267KB)
5. Рис. 4. Оценка f1-мера в зависимости от порогового значения 1-го квартиля NSD.

Скачать (59KB)
6. Рис. 5. Значения оценки расчетов в зависимости от различных значений параметров алгоритма для моделей I, II, III и IV (сверху вниз). По оси абсцисс отложены логарифмы весов штрафов за разрыв структуры, по горизонтали – за ее рыхлость. Черный цвет отмечает области успешного поиска.

Скачать (383KB)
7. Рис. 6. Аппроксимации оценки расчетов для моделей I, II, III и IV (сверху вниз).

Скачать (323KB)
8. Рис. 7. Графики функций парных расстояний для спиралей с шагом h = 45, 50, 55 и 60 Å (модели I, II, III, IV рис. 1).

Скачать (109KB)
9. Рис. 8. Оптимальные значения весов штрафов за рыхлость (wL) и разрывность (wD) частицы в зависимости от разрешения пиков R на кривой p(r) для различных пар значений степени весовой функции (3) n и числа шенноновских каналов Nsh.

Скачать (140KB)
10. Рис. 9. Усредненные значения оценки расчетов для тестовой модели V. Слева – реальный результат, справа – идеальный.

Скачать (227KB)
11. Рис. 10. Типичные восстановленные тестовые модели V для центральной (столбцы 1, 3) и правой верхней (столбцы 2, 4) ячеек из рис. 9.

Скачать (473KB)

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».