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分子顯微鏡/視覺化和建模工具的軟體工具

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來自華夏公益教科書

ADP_EM

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ADP_EM 是一種超快的多解析度擬合工具，用於將原子結構擬合到低/中解析度的 EM 影像中，該工具專門設計用於支援高通量覆蓋。該方法使用球諧函式來有效地加快旋轉掃描速度。它可以被認為是 Kovacs 等人在 2003 年描述的快速旋轉匹配 (FRM) 的實際降級。請下載程式並自行測試使用這種新方法所達到的效率和穩健性。
  • 支援: 作業系統: Windows、Linux 影像格式支援: CCP4、SITUS
  • 成本: 免費
  • 用...編寫: C/C++
  • 主要引用出版物
    • Garzón, J.I. (2007). “ADP_EM: 用於高通量覆蓋的快速詳盡多解析度對接”。生物資訊學. 23 (4): 427–33. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
  • 其他參考文獻
    • Julio A. Kovacs、Pablo Chacón、Yao Cong、Essam Metwally 和 Willy Wriggers (2003)。“透過快速傅立葉變換加速五自由度進行剛體快速旋轉匹配”。Acta Cryst. D. 59: 1371–1376. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |month= (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link)


Amira

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Amira 是一款軟體解決方案，可以滿足您對臨床或臨床前影像資料、核數據、光學或電子顯微鏡影像、分子模型、向量和流動資料、有限元模型上的模擬資料以及所有型別的多維影像、向量、張量和幾何資料的需求。
  • 支援: 作業系統: Win/Linux/Mac 影像格式支援: TIFF、BMP、JPEG、PNG、SGI、Leica、Zeiss、BioRad、Olympus、MRC、DICOM、Analyze 3D、Fidap、I-DEAS、Fluent、DXF、STL、VRML、Inventor、CATIA 4/5、IGES
  • 成本: 取決於許可證
  • 主要引用出版物


肌動蛋白網路的自動分割 (Amira 的軟體包)

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該軟體包提供了一個自動程式，用於從冷凍電子斷層掃描中分割肌動蛋白絲。它基於模板匹配與新的追蹤演算法的結合，並允許對絲狀肌動蛋白網路的屬性進行統計上合理的評估。整個分析工作流程，從降噪到分割，都可以在 Amira 5.4.5 視覺化框架內執行。我們的分割包使使用者能夠獲得有關單個肌動蛋白絲的幾何資料，並使用這些資料進行統計分析。該軟體是與柏林茲塞研究所 (ZIB) 和馬克斯·普朗克生物化學研究所合作開發的。
  • 支援: 作業系統: Linux 和 Windows 的 64 位版本，MacX 的 32 位版本。影像格式支援: 3D 斷層掃描資料、EM、MRC 等
  • 成本: 軟體包：學術使用者免費；提供 Amira 試用版許可證（有效期 3 周），否則：需要 Amira 5.4.5 的許可證版本
  • 主要引用出版物
    • Rigort A.、Guenther D.、Hegerl R.、Baum D.、Weber B.、Prohaska S.、Medalia O.、Baumeister W.、Hege H.C. J. Struct. Biol. doi:10.1016/j.jsb.2011.08.012. PMID 21907807. {{cite journal}}: |chapter= ignored (help); Missing or empty |title= (help); Unknown parameter |chapterurl= ignored (|chapter-url= suggested) (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link)


CoAn/CoFi

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用於將原子模型基於統計擬合到較低解析度的密度圖中，例如透過電子顯微鏡和影像重建獲得的密度圖。
  • 支援: 作業系統: Linux 影像格式支援: MRC
  • 成本: 學術使用者免費
  • 主要引用出版物
    • Volkmann N、Hanein D (1999)。“將原子模型定量擬合到透過電子顯微鏡獲得的觀測密度中”。J. Struct. Biol. 125: 176–184. PMID 10222273. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help)
  • 其他參考文獻
    • Volkmann N, Hanein D (2003). "將原子模型對接到電子顯微鏡重建中". 酶學方法. 374: 204–225. PMID 14696375. {{cite journal}}: 引用包含空未知引數：|pmcid= (幫助)
    • Volkmann N (2009). "將原子模型擬合到低解析度密度中的置信區間". Acta Crystallogr D 生物晶體學. 65: 679–689. PMID 19564688. {{cite journal}}: 引用包含空未知引數：|pmcid= (幫助)


UCSF Chimera

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分子建模軟體包，具有許多密度圖功能。支援在圖中擬合原子模型、互動式分割、粗略建模、密度圖的測量和著色，以闡明大型分子組裝體的結構。該地圖功能專為分析電子顯微鏡單顆粒重建和斷層掃描而設計。包括許多用於分析原子解析度分子模型和多序列比對的方法。
  • 支援: 作業系統: Windows, Macintosh, Linux 影像格式支援: MRC, CCP4, SPIDER, BRIX, SITUS, PIF, HDF5, 其他
  • 成本: 學術用途免費
  • 主要引用出版物
    • Goddard, TD (2007). "使用 UCSF Chimera 視覺化密度圖". 結構生物學雜誌. 157 (1): 281–7. PMID 16963278. {{cite journal}}: 引用包含空未知引數：|pmcid= (幫助); 未知引數 |coauthors= 被忽略 (|author= 建議) (幫助)


coloRNA

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coloRNA 的目的是：如果我們有兩個版本的 RNA 結構（以 pdb 檔案形式給出），由於構象變化而不同，並且給定二級結構，那麼該程式能夠確定對應殘基之間的距離並將它們熱圖對映到二級結構上。也就是說，非常活動/靈活的殘基顯示為紅色，中等殘基顯示為黃色和綠色，非常穩定的殘基顯示為藍色。因此，藉助該程式，可以確定二級結構的哪些部分導致 3D 結構的活動。
  • 支援: 作業系統: Linux 影像格式支援: pdb 檔案，其他檔案格式（參見 readme.txt）
  • 成本: 免費
  • 編寫語言: Python 2.3.3 with Tkinter 8.4
  • 主要引用出版物


EMDataBank

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EMDataBank.org 是一個用於沉積和檢索 3DEM 地圖、模型和相關元資料的資源，它統一了對兩個主要 EM 結構資料檔案的公開訪問：EM 資料庫 (EMDB) 和蛋白質資料庫 (PDB)，並透過更廣泛的科學界促進 EM 結構資料的利用。該資源提供了基於 Java 的 3D 瀏覽器，可以從 EMDataBank 地圖頁面訪問。可以使用 EMSEARCH 找到感興趣的地圖頁面 (http://www.emdatabank.org/search.html)。

AstexViewer 是一種分子圖形程式，最初開發用於顯示晶體學資料，最近以開放原始碼許可證重新發布，並已適應於顯示 EM 地圖和相關的 PDB 座標模型。使用緊湊的地圖格式來提高網路下載速度並最大限度地減少記憶體需求（非常大的地圖將被降取樣）。當前功能包括控制地圖等高線級別、不透明度、顏色、實心與網格表面渲染以及同時顯示一個或多個 PDB 座標條目。

  • 支援: 作業系統: 需要帶有 Java 的 Web 瀏覽器（建議使用 1.5 或更高版本），檢視大型地圖可能需要增加 Java 執行時記憶體 影像格式支援:
  • 成本: 免費
  • 主要引用出版物
    • Lawson, C. (2011). "EMDataBank.org：冷凍電鏡的統一資料資源". 核酸研究. 39(資料庫問題): D456. doi:10.1093/nar/gkq880. PMID 20935055. {{cite journal}}: 未知引數 |coauthors= 被忽略 (|author= 建議) (幫助); 未知引數 |pmcid= 被忽略 (|pmc= 建議) (幫助)
  • 其他參考文獻
    • Tagari, M. (2002). "新的電子顯微鏡資料庫和沉積系統". 趨勢生化。科學. 27: 589. PMID 12417136. {{cite journal}}: 引用包含空未知引數：|pmcid= (幫助); 未知引數 |coauthors= 被忽略 (|author= 建議) (幫助)
    • Henrick, K. (2003). "EMDep: a web-based system for the deposition and validation of high-resolution electron microscopy macromolecular structural information". J. Struct. Biol. 144: 228. PMID 14643225. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)


EMfit

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用於將原子模型擬合到電子顯微鏡圖譜的程式。擬合標準包括原子位點的密度總和、負密度或低密度中沒有原子、原子結構對稱相關位置之間沒有原子碰撞，以及圖譜中可識別特徵之間的距離及其在擬合原子結構上的位置等等。
  • 支援: 作業系統: Linux, AIX 影像格式支援: TSB ASCII EM, XPLOR ASCII
  • 價格: 免費/開源
  • 主要引用出版物
    • Rossmann, M.G. (2000). "Fitting atomic models into electron microscopy maps". Acta Crystallogr. D56: 1341–1349. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameters: |pmcid= and |coauthors= (help)


EMPackage (Amira 的電子斷層掃描工具箱)

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EMPackage 是 Amira 中一個強大的三維電子顯微鏡工具箱。該工具箱的主要目標是減少分析 EM 資料所需的各種程式數量，透過在 Amira 中直接進行降噪和分割任務。需要安裝 Amira，並且需要 Amira 許可證。
  • 支援: 作業系統: Win/Linux/Mac 影像格式支援: Amira 支援的檔案格式以及額外的 CCP4、EM、IMAGIC、SPIDER
  • 價格: 學術用途免費，但需要 Amira
  • 主要引用出版物
    • Pruggnaller, S. (2008). "A visualization and segmentation toolbox for electron microscopy". Journal of Structural Biology. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)


Gorgon

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一個互動式分子建模系統，專門針對冷凍電鏡和其他大分子複合物的低解析度結構。Gorgon 專案的長期目標是能夠從複合物的初始體積重建到最終放置每個單個原子的整個分子建模流程。Gorgon 是聖路易斯華盛頓大學和貝勒醫學院合作開發的。Gorgon 目前提供了以下功能類別
    • 視覺化: 用於體積資料的綜合視覺化框架（等值面、橫截面和實體渲染）、幾何骨架、二級結構元素和原子模型（PDB）。
    • 幾何操作: 提供了許多幾何操作，如骨架化（二進位制/灰度和互動式）、平滑、重取樣、裁剪等等。
    • 蛋白質結構預測: 我們提供工具，允許使用者在序列中找到預測的二級結構元素與體積中觀察到的二級結構元素之間的對應關係
    • 蛋白質骨架追蹤: 使用 Gorgon 提供的許多支援元素，可以輕鬆地手動或半自動地追蹤蛋白質的 C-α 骨架。
  • 支援: 作業系統: Windows 2000/XP/Vista, MacOS X, Linux 影像格式支援: MRC, CCP4, RAW, OFF, PDB, SEQ, SSE, WRL/VRML
  • 成本: 免費
  • 主要引用出版物
    • Abeysinghe, S.S. (2008). "Segmentation-free skeletonization of grayscale volumes for shape understanding". Shape Modeling and Applications: 63–71. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
  • 其他參考文獻
    • Abeysinghe, S.S. (2008). "Shape modeling and matching in identifying 3D protein structures". Computer-Aided Design. 40 (6): 708–720. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
    • Baker, M. (2007). "Identification of Secondary Structure Elements in Intermediate Resolution Density Maps". Structure. 15 (1): 7–19. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
    • Ju, T. (2007). "Computing a family of skeletons of volumetric models for shape description". Computer-Aided Design. 39 (5): 352–360. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)

IMOD

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參見 軟體工具用於分子顯微鏡/特定軟體包#IMOD


iMODFIT

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iMODFIT 是一款高效工具，可用於基於內部座標的正常模式分析，快速靈活地將原子結構擬合到低/中解析度 EM 圖譜中。它能夠處理具有多個粗粒度級別的蛋白質和核酸結構以及小配體。

請下載程式並親自測試這種新方法所達到的效率和穩健性。

  • 支援: 作業系統: Linux 影像格式支援: CCP4, SITUS
  • 成本: 免費
  • 用...編寫: C/C++
  • 主要引用出版物
    • López-Blanco, J.R. (2011). "(in preparation)". {{cite journal}}: Cite journal requires |journal= (help); Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)


NORMA

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NORMA 是一個免費提供的軟體套件，它允許在低解析度電子密度圖的約束下對高解析度三維蛋白質結構進行大構象變化建模。典型的應用是使用原子尺度的 X 射線結構模型來解釋電子顯微鏡資料。提供的軟體包應該使感興趣的使用者能夠在新的案例中執行靈活擬合，而不會遇到重大的技術困難。NORMA 軟體套件包含三個完全可執行的參考案例和詳細的使用者說明。它附帶了 Linux 版本的 URO 擬合軟體包（由 J. Navaza 提供）和 elNemo 彈性網路模型正態模分析程式碼（由 Y.H. Sanejouand 提供）。
  • 支援: 作業系統: Linux 影像格式支援: EZD, CCP4, MRC, PIF
  • 成本: 免費
  • 主要引用出版物
    • Suhre, K. (2006). "NORMA: a tool for flexible fitting of high resolution protein structures into low resolution electron microscopy derived density maps". Acta Cryst. D62: 1098–1100. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)


OpenStructure

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OpenStructure 是一個專門為實現新穎的計算結構生物學和分子建模方法而設計的軟體開發平臺。OpenStructure 旨在處理和操作整合建模領域所需的各種資料型別，其中來自各種實驗技術的來源資料被用於指導模型構建過程。該工具包允許開發複雜的獨立應用程式，但也提供介面，以便在適當的情況下靈活地整合外部軟體，而無需重新實現現有的功能。在頂層，OpenStructure 提供了一個圖形使用者介面，其中包含用於渲染生物大分子、密度圖、影像堆疊、用於序列分析和圖形場景設定的小部件以及整合的 Python shell 的元件。雖然圖形介面可以在沒有事先了解底層層的知識的情況下方便地使用，但 GUI 與指令碼功能緊密整合。螢幕上顯示的任何物件都可以在 Python 級別訪問。同樣，也可以從指令碼中建立和操作圖形物件。這種設定允許將基於人類和自動的資料分析相結合，並自由地定製圖形介面本身。
  • 支援: 作業系統: Win/Linux/MacOS X 影像格式支援: CCP4, DAT, TIFF, MRC, SPIDER, Nanoscope, PNG, SITUS, JPK, PDB, SDF, CRD, CHARMM 軌跡檔案，maestro，許多序列和比對格式
  • 成本: 免費，LGPL
  • 編寫語言: C++/Python
  • 主要引用出版物
    • Biasini, M. (2010). "OpenStructure: a flexible software framework for computational structural biology". Bioinformatics. 26 (20): 2626–2628. doi:10.1093/bioinformatics/btq481. PMID 20733063. {{cite journal}}: Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help); Unknown parameter |pmcid= ignored (|pmc= suggested) (help)


PyMOL

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  • 支援: 作業系統: Linux, Unix, Mac OS X 和 Windows 影像格式支援: CCP4, MRC, PDB，更多
  • 成本: 訂閱/開源
  • 編寫語言: Python
  • 主要引用出版物
    • 未發表


RIVEM

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該程式專門用於將病毒的電子密度徑向投影到球體上，然後以立體投影圖的形式呈現。構成病毒表面的特徵可以同時以原子、氨基酸殘基、電荷分佈潛力和表面拓撲結構表示。
  • 支援: 作業系統: Linux, AIX 影像格式支援: XPLOR ASCII
  • 成本: 免費
  • 主要引用出版物
    • Xiao, C. (2007). "Interpretation of electron density with stereographic roadmap projections". Journal of Structural Biology. 158: 182–187. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)


Sculptor

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Sculptor 是一個互動式的多解析度對接和視覺化程式，用於低解析度密度圖和原子結構。我們正在將 Sculptor 開發為 Situs 對接程式的基於 GUI 的擴充套件，以允許互動式探索和分析體積圖。Sculptor 將 3D 渲染與先進的數學概念（如聚類技術和模式匹配演算法）結合起來，以允許幾乎瞬間擬合高解析度結構，並促進典型的後處理工作，如地圖編輯或解析度調整。



Situs

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Situs 是一款模組化軟體包，用於跨空間解析度尺度整合生物物理資料。它在過去十年中一直專注於彌合原子結構、粗粒度模型以及來自低解析度生物物理來源（例如電子顯微鏡、斷層掃描或小角度散射）的體積資料之間的解析度差距。結構模型可以透過各種靈活和剛體對接策略建立和細化。該軟體包含多個獨立程式，用於格式轉換、分析、視覺化、操作和組裝 3D 資料集。


UROX

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一個互動式工具，用於將原子模型擬合到電子顯微鏡重建（或從小角度 X 射線或中子散射推匯出的包絡線）中。原子模型的電子密度與地圖之間的相關性在圖形顯示上使用滑鼠移動模型時進行計算和更新。計算在倒空間中進行，並考慮重建的對稱性。計算速度很快，可以利用整個 EM 重建。2.0 版以上包括正態模式靈活擬合和“地圖在對映”擬合（除了“模型在對映”擬合）。


V3D

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V3D 是一款通用的三維顯微鏡影像視覺化和分析工具，可以用於顯示和分析提取的表面模型。它具有快速渲染大型資料集的特性。此外，它還提供靈活的外掛介面，方便使用者開發額外的工具包。

V3D 是跨平臺軟體，可在 Mac、Linux 和 Windows 上執行。它擁有一系列專為多色三維顯微鏡資料設計的易用功能。

  • 支援： 作業系統：Mac、Linux 和 Windows 影像格式支援：tif、LSM、RAW、MRC
  • 成本: 免費
  • 主要引用出版物
    • Peng, H. (2010). "V3D enables real-time 3D visualization and quantitative analysis of large-scale biological image data sets". Nature Biotechnology. 28 (4): 348–353. doi:10.1038/nbt.1612. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
摘自 "https://wikibook.tw/w/index.php?title=Software_Tools_For_Molecular_Microscopy/Visualization_and+modeling+tools&oldid=4348373"
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