cryoem-services

冷冻电子显微镜管道的服务和配置。

本软件包包含一系列用于处理冷冻电镜（cryo-EM）显微图像的服务，包括单粒子分析和断层扫描，并支持多种常用的冷冻电镜处理软件。这些服务可以独立运行处理数据，也可以作为更大结构的一部分，在显微镜采集过程中进行实时分析。对于实时分析，该软件包集成了用于传输和监控收集数据的服务包Murfey，以及用于存储处理结果的数据库ISPyB。

要运行这些服务，必须安装所调用的软件可执行文件。这些可执行文件不包括在本软件包中。

断层扫描处理

断层扫描处理流程包括

• 运动校正
• CTF估计
• 断层图对齐
• 使用Topaz进行断层图去噪
• 使用membrain-seg进行分割

此处理的结果可以用Relion 5.0打开和继续。

单粒子分析

单粒子分析流程生成一个项目，可以使用CCP-EM doppio或Relion打开和继续。

处理流程包括

• 运动校正
• CTF估计
• 粒子选择
• （可选）冰层厚度估计
• 粒子提取和重新分批
• 使用Relion进行二维分类
• 使用Relion进行自动二维类别选择
• 使用Relion进行三维分类
• 三维精修和后处理
• 通过改变粒子数量进行精修的BFactor估计

当前可用的服务

以下服务用于运行流程

• 实用服务
  • ClusterSubmission：将zocalo包装器提交到HPC集群
  • Dispatcher：将配方转换为适合处理服务的消息
  • Images：创建缩略图以查看处理结果
  • ISPyB：将结果插入ISPyB数据库
  • NodeCreator：为运行的服务创建Relion项目文件
• 处理服务
  • BFactor：进行具有不同粒子数量的三维精修的设置
  • CrYOLO：使用crYOLO在显微图像上进行粒子选择
  • CTFFind：使用CTFFIND4在显微图像上进行CTF估计
  • DenoiseSlurm：使用Topaz进行断层图去噪，提交到slurm HPC集群
  • Extract：从显微图像中提取选择的粒子
  • ExtractClass：从给定的3D类别中提取粒子
  • IceBreaker：使用IceBreaker进行冰层厚度估计
  • MembrainSeg：使用membrain-seg进行断层图分割，提交到slurm HPC集群
  • MotionCorr：使用MotionCor2或Relion对显微图像进行运动校正，可选地提交到slurm HPC集群
  • PostProcess：使用Relion进行三维精修的后处理
  • SelectClasses：使用Relion运行自动二维类别选择，并将这些类别的粒子重新分批
  • SelectParticles：创建列出提取粒子批次的文件
  • TomoAlign：使用imod和AreTomo2从显微图像列表进行断层图重建
  • TomoAlignSlurm：将断层图对齐处理提交到slurm HPC集群

还有三个可以在HPC集群上运行的zocalo包装器脚本。这些脚本使用Relion执行二维分类、三维分类和三维精修。

使用zocalo运行服务

本包中的服务使用 zocalo 和 python-workflows 运行。要启动一个服务，请运行 zocalo.service 命令并指定服务名称。例如，要启动运动校正服务

$ zocalo.service -s MotionCorr

启动后，这些服务将初始化并等待接收消息。消息通过消息代理发送，目前支持使用 python-workflows 中的 pika 传输使用 RabbitMQ。可以通过发送参数字典来运行单个处理阶段，但处理管道是通过配方设计的。

配方是一系列要执行的步骤的规范以及这些步骤如何相互交互。当前处理管道的配方提供在 recipes 文件夹中。

在 Python 中运行配方需要一个包含配方名称和配方期望的参数的字典。以下代码片段显示了所需的设置。这将向正在运行的 Dispatcher 服务发送消息，该服务为处理服务准备配方。

import workflows.transport.pika_transport as pt

example_message = {
    "recipes": ["em-tomo-align"],
    "parameters": {
        "path_pattern": "micrograph_*.mrc",
        "pix_size": "1",
        ...
    },
}

transport = pt.PikaTransport()
transport.connect()
transport.send("processing_recipe", example_message)