Как получить полезную информацию из «шума»

Ничто так не помогает людям с ослабленным зрением, как пара новых линз. Для исследователей, работающих с большими биологическими молекулами, от протеинов до ДНК, эквивалентом таких линз стал усовершенствованный метод анализа данных, полученных в рентгеноструктурном эксперименте: учёные из США и Германии, отчитавшиеся о своей работе в журнале Science, использовали рентген для установления формы и структуры молекул ДНК, белков, минералов и других соединений.

При прохождении рентгеновских лучей сквозь вещество некоторые из них отражаются, формируя на фотопластинке (плёнке), расположенной за анализируемым кристаллом, определённую дифракционную картину, которая даёт информацию о том, из каких атомов состоит структура и как они связаны между собой. Увы, часть данных такого эксперимента безжалостно отбрасывается из-за недостаточной уверенности в их качестве и безошибочности.

Так, информация с краевых областей дифракционной картинки, несмотря на её чрезвычайную важность для понимания тонких деталей исследуемой структуры, часто слишком сильно «зашумлена» случайными ошибками, возникшими из-за слабости сигнала на фоне высокого уровня шума.

И вот теперь биофизику Энди Карплусу (Andy Karplus) из Университета штата Орегон (США) и его коллеге Каю Дидерихсу (Kay Diederichs) из Констанцского университета (ФРГ) удалось доказать, что полезная информация может быть аккуратно экстрагирована из набора экспериментальных данных, характеризующегося в пять раз худшим соотношением величины полезного сигнала к уровню шума, чем это допускалось ранее.

image1.jpg Рис. 1. Выступает Энди Карплус, один из авторов исследования. (Фото carolfoasia).

Для каждого кристаллографа максимой является аккуратность молекулярной модели, построенной им на основании экспериментальных данных. Чем лучше модель, тем точнее она согласуется с дифракционной картиной, формируемой рентгеновскими лучами, проходящими через образец, и тем проще потом будет, например, биохимикам разрабатывать новое лекарство или нанотехнологу оперировать на молекулярном уровне.

Новый метод, показывающий, как данные, полученные из «шумных» областей дифрактограммы, могут давать дополнительную и чрезвычайно важную для построения более точной молекулярной модели информацию, наверное, можно назвать самым серьёзным концептуальным продвижением в структурном рентгенографическом анализе за последние двадцать лет.

Для исследователей, полагающихся на очередной заказанный ими рентгеноструктурный эксперимент, самым важным является то, что с использованием нового метода анализа полученной «сырой» информации решение структур будет более точным, поскольку кристаллографы получат больше полезных данных для расчёта.

Если раньше результатом рентгеновского анализа могла быть почти бесполезная некачественная структурная модель протеина, лишённая многих деталей, то теперь она станет значительно чётче, а результат достойного качества будет ещё точнее.

Технология, изначально разработанная для анализа рентгеноструктурных данных, имеет отдельную ценность и может найти применение в самых разных областях науки, где используется статистический анализ большого количества экспериментальных данных.

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.8 (5 votes)
Источник(и):

1. Университет штата Орегон

2. compulenta.ru