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X線単粒子構造解析の礎となる信号雑音比の悪い回折像の類似性判定に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 26870852
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 量子ビーム科学
生物物理学
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

徳久 淳師  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究機構, 研究員 (60455300)

研究協力者 郷 信広  京都大学, 名誉教授
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2014年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード類似性判定法 / X線回折像 / 生体高分子 / 実験条件 / X線自由電子レーザー / 単粒子構造解析 / XFEL / CDI / 性能評価 / ROC解析 / 分類器 / 到達分解能 / 計算コスト削減 / 類似性判定 / コヒーレントイメージング / 回折像
研究成果の概要

生体単粒子構造解析において高分解能解析を実現するには量子雑音に埋もれたピクセル信号を有効信号として扱うことが必須となる。本研究では高分解能解析の実現の鍵となる、回折像類似性判定法の自動化と改善を行った。2値分類解析に対する性能評価を行うことで、アルゴリズムにおける重要なパラメータ値の最適化を行い、低計算コストを実現する事前解析法を開発した。加えて、低計算コストを実現する事前解析と高精度化を実現する本解析と組み合わせることで、全体としての計算コストを抑えつつ高精度で類似度を求めるアルゴリズムの構築を目指した。両者を組みわせる際に重要となる切り替え波数値を解明した。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Hybrid approach for structural modeling of biological systems from X-ray free electron laser diffraction patterns2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Tokuhisa, Slavica Jonic, Florence Tama, Osamu Miyashita
    • 雑誌名

      Journal of Structural Biology

      巻: 194-3 号: 3 ページ: 325-336

    • DOI

      10.1016/j.jsb.2016.03.009

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Multistep similarity detection algorithm for single particle X-ray coherent diffraction imaging2016

    • 著者名/発表者名
      Tokuhisa, A., Miyashita, O., Tama, F.
    • 学会等名
      The 54th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      筑波国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] XFELによる単粒子構造解析へ向けて2016

    • 著者名/発表者名
      徳久淳師
    • 学会等名
      第87回AICS caf
    • 発表場所
      計算科学研究機構(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-04-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] A hybrid approach to extract structural information from small number of 2D X-ray coherent diffraction patterns2016

    • 著者名/発表者名
      Tokuhisa, A., Jonic, S., Miyashita, O., Tama, F.
    • 学会等名
      The 6th AICS International Symposium
    • 発表場所
      計算科学研究機構(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2016-02-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A hybrid approach to extract structural information from a few coherent diffraction patterns obtained by XFEL2016

    • 著者名/発表者名
      徳久淳師
    • 学会等名
      医薬基盤研究開発機構セミナー
    • 発表場所
      医薬基盤研究所(大阪府・茨木市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Examination of a new approach for single particle CXDI by use of computational structural models and the pattern matching on coherent X-ray diffractions2015

    • 著者名/発表者名
      Tokuhisa, A.
    • 学会等名
      The Second Project Report Meeting of the HPCI System Including K computer
    • 発表場所
      日本科学未来館(東京都・江藤区)
    • 年月日
      2015-10-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Computational algorithms to extract structural information from X-ray coherent diffractions2015

    • 著者名/発表者名
      Tokuhisa, A., Miyashita, O., Tama, F.
    • 学会等名
      The 53rd Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
    • 発表場所
      金沢大学【石川県・金沢市)
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] X 線自由電子レーザーを用いたパターンマッチング法による第一原理構造モデリングの検討2014

    • 著者名/発表者名
      徳久淳師
    • 学会等名
      日本生物物理学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道・札幌市)
    • 年月日
      2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 回折像類似性判定法による構造モデルの構築2014

    • 著者名/発表者名
      徳久淳師
    • 学会等名
      日本放射光学会第6回若手研究会「コヒーレントX線が拓く構造可視化の新しい世界」
    • 発表場所
      理研播磨研究所(兵庫県・佐用郡)
    • 年月日
      2014-08-22 – 2014-08-23
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] Google Scholar個人ページ (My Citations)

    • URL

      https://scholar.google.com/citations?view_op=list_works&hl=en&user=0gahzakAAAAJ&cstart=0&pagesize=20

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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