Een nieuwe methode ontwikkeld door onderzoekers van de Universiteit van Californië, San Francisco (UCSF) kan onderzoekers op het gebied van cryo-elektronenmicroscopie (cryo-EM) helpen onderscheid te maken tussen atomen en ruis in hun gegevens. Deze vooruitgang zou kunnen leiden tot nauwkeurigere en gedetailleerdere beelden van eiwitten en andere biologische moleculen.

Cryo-EM is een krachtige beeldvormingstechniek waarmee wetenschappers de structuur van eiwitten en andere biologische moleculen in drie dimensies kunnen visualiseren. De techniek werkt door een monster moleculen in vloeibare stikstof te bevriezen en vervolgens een elektronenmicroscoop te gebruiken om foto's van het bevroren monster te maken. De resulterende afbeeldingen kunnen worden gebruikt om een ​​driedimensionaal model van het molecuul te maken.

Cryo-EM-beelden bevatten echter vaak ruis, waardoor het moeilijk kan zijn om onderscheid te maken tussen atomen en ruis. Dit geldt vooral voor kleine moleculen, zoals eiwitten.

De nieuwe methode, genaamd "AtomHunter", maakt gebruik van een machine-learning-algoritme om atomen in cryo-EM-beelden te identificeren. Het algoritme is getraind op een database met bekende atomaire structuren en kan deze informatie gebruiken om atomen in nieuwe afbeeldingen te identificeren.

"AtomHunter is een aanzienlijke vooruitgang op het gebied van cryo-EM", zegt hoofdauteur van het onderzoek Dr. Yifan Cheng, een postdoctoraal onderzoeker bij de UCSF-afdeling Bio-engineering en Therapeutische Wetenschappen. "Het zal onderzoekers in staat stellen nauwkeurigere en gedetailleerdere beelden te verkrijgen van eiwitten en andere biologische moleculen."

De onderzoekers testten AtomHunter op verschillende cryo-EM-beelden, waaronder afbeeldingen van eiwitten, virussen en bacteriën. Ze ontdekten dat AtomHunter atomen in alle afbeeldingen kon identificeren, zelfs in beelden met veel ruis waar atomen moeilijk te zien waren.

"AtomHunter is een krachtig nieuw hulpmiddel dat van grote waarde zal zijn voor cryo-EM-onderzoekers", zegt senior auteur van het onderzoek Dr. Dmitri K. Saldin, professor aan de UCSF-afdeling Bio-engineering en Therapeutische Wetenschappen. "Het zal onderzoekers in staat stellen nauwkeurigere en gedetailleerdere beelden te verkrijgen van eiwitten en andere biologische moleculen, wat zal leiden tot een beter begrip van hun structuur en functie."