跳转到内容

分子显微镜/可视化和建模工具的软件工具

Add links
来自维基教科书，开放世界中的开放书籍

ADP_EM

[编辑源代码]
ADP_EM 是一种超快的多分辨率拟合工具，用于将原子结构拟合到低/中分辨率的 EM 图像中，该工具专门设计用于支持高通量覆盖。该方法使用球谐函数来有效地加快旋转扫描速度。它可以被认为是 Kovacs 等人在 2003 年描述的快速旋转匹配 (FRM) 的实际降级。请下载程序并自行测试使用这种新方法所达到的效率和稳健性。
  • 支持: 操作系统: Windows、Linux 图像格式支持: CCP4、SITUS
  • 成本: 免费
  • 用...编写: C/C++
  • 主要引用出版物
    • Garzón, J.I. (2007). “ADP_EM: 用于高通量覆盖的快速详尽多分辨率对接”。生物信息学. 23 (4): 427–33. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help); Unknown parameter |coauthors= ignored (|author= suggested) (help)
  • 其他参考文献
    • Julio A. Kovacs、Pablo Chacón、Yao Cong、Essam Metwally 和 Willy Wriggers (2003)。“通过快速傅里叶变换加速五自由度进行刚体快速旋转匹配”。Acta Cryst. D. 59: 1371–1376. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |month= (help)CS1 maint: multiple names: authors list (link)


Amira

[编辑源代码]
Amira 是一款软件解决方案，可以满足您对临床或临床前图像数据、核数据、光学或电子显微镜图像、分子模型、矢量和流动数据、有限元模型上的模拟数据以及所有类型的多维图像、矢量、张量和几何数据的需求。
  • 支持: 操作系统: Win/Linux/Mac 图像格式支持: 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: 取决于许可证
  • 主要引用出版物


肌动蛋白网络的自动分割 (Amira 的软件包)

[编辑源代码]
该软件包提供了一个自动程序，用于从冷冻电子断层扫描中分割肌动蛋白丝。它基于模板匹配与新的追踪算法的结合，并允许对丝状肌动蛋白网络的属性进行统计上合理的评估。整个分析工作流程，从降噪到分割，都可以在 Amira 5.4.5 可视化框架内执行。我们的分割包使用户能够获得有关单个肌动蛋白丝的几何数据，并使用这些数据进行统计分析。该软件是与柏林兹塞研究所 (ZIB) 和马克斯·普朗克生物化学研究所合作开发的。
  • 支持: 操作系统: Linux 和 Windows 的 64 位版本，MacX 的 32 位版本。图像格式支持: 3D 断层扫描数据、EM、MRC 等
  • 成本: 软件包：学术用户免费；提供 Amira 试用版许可证（有效期 3 周），否则：需要 Amira 5.4.5 的许可证版本
  • 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

[编辑源代码]
用于将原子模型基于统计拟合到较低分辨率的密度图中，例如通过电子显微镜和图像重建获得的密度图。
  • 支持: 操作系统: Linux 图像格式支持: MRC
  • 成本: 学术用户免费
  • 主要引用出版物
    • Volkmann N、Hanein D (1999)。“将原子模型定量拟合到通过电子显微镜获得的观测密度中”。J. Struct. Biol. 125: 176–184. PMID 10222273. {{cite journal}}: Cite has empty unknown parameter: |pmcid= (help)
  • 其他参考文献
    • Volkmann N, Hanein D (2003). "将原子模型对接到电子显微镜重建中". 酶学方法. 374: 204–225. PMID 14696375. {{cite journal}}: 引用包含空未知参数：|pmcid= (帮助)
    • Volkmann N (2009). "将原子模型拟合到低分辨率密度中的置信区间". Acta Crystallogr D 生物晶体学. 65: 679–689. PMID 19564688. {{cite journal}}: 引用包含空未知参数：|pmcid= (帮助)


UCSF Chimera

[编辑源代码]
分子建模软件包，具有许多密度图功能。支持在图中拟合原子模型、交互式分割、粗略建模、密度图的测量和着色，以阐明大型分子组装体的结构。该地图功能专为分析电子显微镜单颗粒重建和断层扫描而设计。包括许多用于分析原子分辨率分子模型和多序列比对的方法。
  • 支持: 操作系统: Windows, Macintosh, Linux 图像格式支持: MRC, CCP4, SPIDER, BRIX, SITUS, PIF, HDF5, 其他
  • 成本: 学术用途免费
  • 主要引用出版物
    • Goddard, TD (2007). "使用 UCSF Chimera 可视化密度图". 结构生物学杂志. 157 (1): 281–7. PMID 16963278. {{cite journal}}: 引用包含空未知参数：|pmcid= (帮助); 未知参数 |coauthors= 被忽略 (|author= 建议) (帮助)


coloRNA

[编辑源代码]
coloRNA 的目的是：如果我们有两个版本的 RNA 结构（以 pdb 文件形式给出），由于构象变化而不同，并且给定二级结构，那么该程序能够确定对应残基之间的距离并将它们热图映射到二级结构上。也就是说，非常活动/灵活的残基显示为红色，中等残基显示为黄色和绿色，非常稳定的残基显示为蓝色。因此，借助该程序，可以确定二级结构的哪些部分导致 3D 结构的活动。
  • 支持: 操作系统: Linux 图像格式支持: pdb 文件，其他文件格式（参见 readme.txt）
  • 成本: 免费
  • 编写语言: Python 2.3.3 with Tkinter 8.4
  • 主要引用出版物


EMDataBank

[编辑源代码]
EMDataBank.org 是一个用于沉积和检索 3DEM 地图、模型和相关元数据的资源，它统一了对两个主要 EM 结构数据档案的公开访问：EM 数据库 (EMDB) 和蛋白质数据库 (PDB)，并通过更广泛的科学界促进 EM 结构数据的利用。该资源提供了基于 Java 的 3D 浏览器，可以从 EMDataBank 地图页面访问。可以使用 EMSEARCH 找到感兴趣的地图页面 (http://www.emdatabank.org/search.html)。

AstexViewer 是一种分子图形程序，最初开发用于显示晶体学数据，最近以开放源代码许可证重新发布，并已适应于显示 EM 地图和相关的 PDB 坐标模型。使用紧凑的地图格式来提高网络下载速度并最大限度地减少内存需求（非常大的地图将被降采样）。当前功能包括控制地图等高线级别、不透明度、颜色、实心与网格表面渲染以及同时显示一个或多个 PDB 坐标条目。

  • 支持: 操作系统: 需要带有 Java 的 Web 浏览器（建议使用 1.5 或更高版本），查看大型地图可能需要增加 Java 运行时内存 图像格式支持:
  • 成本: 免费
  • 主要引用出版物
    • Lawson, C. (2011). "EMDataBank.org：冷冻电镜的统一数据资源". 核酸研究. 39(数据库问题): D456. doi:10.1093/nar/gkq880. PMID 20935055. {{cite journal}}: 未知参数 |coauthors= 被忽略 (|author= 建议) (帮助); 未知参数 |pmcid= 被忽略 (|pmc= 建议) (帮助)
  • 其他参考文献
    • Tagari, M. (2002). "新的电子显微镜数据库和沉积系统". 趋势生化。科学. 27: 589. PMID 12417136. {{cite journal}}: 引用包含空未知参数：|pmcid= (帮助); 未知参数 |coauthors= 被忽略 (|author= 建议) (帮助)
    • 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

[edit source]
用于将原子模型拟合到电子显微镜图谱的程序。拟合标准包括原子位点的密度总和、负密度或低密度中没有原子、原子结构对称相关位置之间没有原子碰撞，以及图谱中可识别特征之间的距离及其在拟合原子结构上的位置等等。
  • 支持: 操作系统: Linux, AIX 图像格式支持: TSB ASCII EM, XPLOR ASCII
  • 价格: 免费/开源
  • 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 的电子断层扫描工具箱)

[edit source]
EMPackage 是 Amira 中一个强大的三维电子显微镜工具箱。该工具箱的主要目标是减少分析 EM 数据所需的各种程序数量，通过在 Amira 中直接进行降噪和分割任务。需要安装 Amira，并且需要 Amira 许可证。
  • 支持: 操作系统: Win/Linux/Mac 图像格式支持: Amira 支持的文件格式以及额外的 CCP4、EM、IMAGIC、SPIDER
  • 价格: 学术用途免费，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

[edit source]
一个交互式分子建模系统，专门针对冷冻电镜和其他大分子复合物的低分辨率结构。Gorgon 项目的长期目标是能够从复合物的初始体积重建到最终放置每个单个原子的整个分子建模流程。Gorgon 是圣路易斯华盛顿大学和贝勒医学院合作开发的。Gorgon 目前提供了以下功能类别
    • 可视化: 用于体积数据的综合可视化框架（等值面、横截面和实体渲染）、几何骨架、二级结构元素和原子模型（PDB）。
    • 几何操作: 提供了许多几何操作，如骨架化（二进制/灰度和交互式）、平滑、重采样、裁剪等等。
    • 蛋白质结构预测: 我们提供工具，允许用户在序列中找到预测的二级结构元素与体积中观察到的二级结构元素之间的对应关系
    • 蛋白质骨架追踪: 使用 Gorgon 提供的许多支持元素，可以轻松地手动或半自动地追踪蛋白质的 C-α 骨架。
  • 支持: 操作系统: Windows 2000/XP/Vista, MacOS X, Linux 图像格式支持: MRC, CCP4, RAW, OFF, PDB, SEQ, SSE, WRL/VRML
  • 成本: 免费
  • 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)
  • 其他参考文献
    • 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

[edit | edit source]
参见 软件工具用于分子显微镜/特定软件包#IMOD


iMODFIT

[edit source]
iMODFIT 是一款高效工具，可用于基于内部坐标的正常模式分析，快速灵活地将原子结构拟合到低/中分辨率 EM 图谱中。它能够处理具有多个粗粒度级别的蛋白质和核酸结构以及小配体。

请下载程序并亲自测试这种新方法所达到的效率和稳健性。

  • 支持: 操作系统: Linux 图像格式支持: CCP4, SITUS
  • 成本: 免费
  • 用...编写: 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

[edit source]
NORMA 是一个免费提供的软件套件，它允许在低分辨率电子密度图的约束下对高分辨率三维蛋白质结构进行大构象变化建模。典型的应用是使用原子尺度的 X 射线结构模型来解释电子显微镜数据。提供的软件包应该使感兴趣的用户能够在新的案例中执行灵活拟合，而不会遇到重大的技术困难。NORMA 软件套件包含三个完全可执行的参考案例和详细的用户说明。它附带了 Linux 版本的 URO 拟合软件包（由 J. Navaza 提供）和 elNemo 弹性网络模型正态模分析代码（由 Y.H. Sanejouand 提供）。
  • 支持: 操作系统: Linux 图像格式支持: EZD, CCP4, MRC, PIF
  • 成本: 免费
  • 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

[edit source]
OpenStructure 是一个专门为实现新颖的计算结构生物学和分子建模方法而设计的软件开发平台。OpenStructure 旨在处理和操作整合建模领域所需的各种数据类型，其中来自各种实验技术的来源数据被用于指导模型构建过程。该工具包允许开发复杂的独立应用程序，但也提供接口，以便在适当的情况下灵活地整合外部软件，而无需重新实现现有的功能。在顶层，OpenStructure 提供了一个图形用户界面，其中包含用于渲染生物大分子、密度图、图像堆栈、用于序列分析和图形场景设置的小部件以及集成的 Python shell 的组件。虽然图形界面可以在没有事先了解底层层的知识的情况下方便地使用，但 GUI 与脚本功能紧密集成。屏幕上显示的任何对象都可以在 Python 级别访问。同样，也可以从脚本中创建和操作图形对象。这种设置允许将基于人类和自动的数据分析相结合，并自由地定制图形界面本身。
  • 支持: 操作系统: Win/Linux/MacOS X 图像格式支持: CCP4, DAT, TIFF, MRC, SPIDER, Nanoscope, PNG, SITUS, JPK, PDB, SDF, CRD, CHARMM 轨迹文件，maestro，许多序列和比对格式
  • 成本: 免费，LGPL
  • 编写语言: 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

[edit source]
  • 支持: 操作系统: Linux, Unix, Mac OS X 和 Windows 图像格式支持: CCP4, MRC, PDB，更多
  • 成本: 订阅/开源
  • 编写语言: Python
  • 主要引用出版物
    • 未发表


RIVEM

[edit source]
该程序专门用于将病毒的电子密度径向投影到球体上，然后以立体投影图的形式呈现。构成病毒表面的特征可以同时以原子、氨基酸残基、电荷分布潜力和表面拓扑结构表示。
  • 支持: 操作系统: Linux, AIX 图像格式支持: XPLOR ASCII
  • 成本: 免费
  • 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

[edit source]
Sculptor 是一个交互式的多分辨率对接和可视化程序，用于低分辨率密度图和原子结构。我们正在将 Sculptor 开发为 Situs 对接程序的基于 GUI 的扩展，以允许交互式探索和分析体积图。Sculptor 将 3D 渲染与先进的数学概念（如聚类技术和模式匹配算法）结合起来，以允许几乎瞬间拟合高分辨率结构，并促进典型的后处理工作，如地图编辑或分辨率调整。



Situs

[编辑源代码]
Situs 是一款模块化软件包，用于跨空间分辨率尺度整合生物物理数据。它在过去十年中一直专注于弥合原子结构、粗粒度模型以及来自低分辨率生物物理来源（例如电子显微镜、断层扫描或小角度散射）的体积数据之间的分辨率差距。结构模型可以通过各种灵活和刚体对接策略创建和细化。该软件包含多个独立程序，用于格式转换、分析、可视化、操作和组装 3D 数据集。


UROX

[编辑源代码]
一个交互式工具，用于将原子模型拟合到电子显微镜重建（或从小角度 X 射线或中子散射推导出的包络线）中。原子模型的电子密度与地图之间的相关性在图形显示上使用鼠标移动模型时进行计算和更新。计算在倒空间中进行，并考虑重建的对称性。计算速度很快，可以利用整个 EM 重建。2.0 版以上包括正态模式灵活拟合和“地图在映射”拟合（除了“模型在映射”拟合）。


V3D

[编辑源代码]
V3D 是一款通用的三维显微镜图像可视化和分析工具，可以用于显示和分析提取的表面模型。它具有快速渲染大型数据集的特性。此外，它还提供灵活的插件接口，方便用户开发额外的工具包。

V3D 是跨平台软件，可在 Mac、Linux 和 Windows 上运行。它拥有一系列专为多色三维显微镜数据设计的易用功能。

  • 支持： 操作系统：Mac、Linux 和 Windows 图像格式支持：tif、LSM、RAW、MRC
  • 成本: 免费
  • 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://wikibooks.cn/w/index.php?title=Software_Tools_For_Molecular_Microscopy/Visualization_and+modeling+tools&oldid=4348373"
华夏公益教科书