Multiple Images Can Be Combined to Increase Resolution
1. 문제점: 전자빔에 의한 손상과 신호 한계
- 전자빔은 생체분자를 손상시킬 수 있다.
- 따라서 한 분자에서 얻을 수 있는 전자 신호는 제한적이다.
- 단일 이미지로는 높은 해상도의 구조를 얻기 어렵다.
2. 해결 방법: 단일 입자 재구성 (Single Particle Reconstruction)
- 동일한 분자를 낮은 전자 속도로, 매우 많이 촬영한다.
- 속도가 낮아 파장이 긴 전자를 쓰기 때문에 각각의 이미지는 잡음(noise)이 크고 신호(signal)는 약하다.
- 여러 이미지를 정렬(alignment)하고 평균화(averaging)한다.
- 평균 이미지를 통해 신호 대 잡음비(SNR)를 증가시킨다.(노이즈 제거)
→ 여러 이미지를 결합하여 해상도를 향상시킨다.
3. 적용 예: HIV 캡시드 구조 분석
인간 면역 결핍 바이러스(HIV) 내부의 단백질 캡시드 구조를 재구성한 사례이다.
- 많은 개별 입자 이미지를 수집
- 단일 입자 재구성을 통해 상세 구조 결정
- 전체 캡시드는 다음과 같은 단위로 구성됨:
- 216개의 6량체 (hexamer)
- 12개의 5량체 (pentamer)
→ 부분 구조 정보를 기반으로 전체 캡시드 구조를 분자 수준에서 재구성