KEK-CryoEM
第9回 クライオ電顕解析初心者講習会〜データ処理〜
構造解析ソフトウェアRELION (Sjors Scheres, MRC-LMB)を中心としたデータ解析講習会をオンライン開催いたします。
クライオ電子顕微鏡によるタンパク質の単粒子解析に興味をお持ちの方、実際にご自身では解析されたことがない初心者の方を対象にしています。
講習会では、RELIONのチュートリアルに沿って解説および座学を実施する予定です。開催者側でオンライン利用できる解析環境を用意いたします。参加者の方には実際に手を動かして、解析の流れを経験していただきます。
【開催日時】
1日目：2024年11月21日（木）10:00 〜 17:45 終了予定 （18:00 〜 19:00 オンライン懇親会）
2日目：2024年11月22日（金）10:00 〜 17:45 終了予定
【会場】
オンライン開催（Zoom）
講習会にアクセスするためのZoom URLは、参加登録時にお申込みいただきましたメールアドレスにお送りいたします。開催日が近づきましたら改めて個別にご案内をさせていただきます。
【言語】
日本語
【応募〆切 2024年11月8日（金）15:00】
申込数が上限に達しましたので、実習参加は締め切りました。
【募集対象と人数】
本講習会は、クライオ電子顕微鏡解析のご経験がないか、ほとんど無い方を対象としています。なお、学生の方は指導教員に了解を得ていただきますようお願いします。
定員：20名 （解析計算実行環境のリソースに限りがあるため、人数の制限をさせていただいています。予め、 ご了承ください。）
【参加条件】
今回の講習会は、クラウドコンピューター(AWS)上にRelionによる解析環境を開催者側で用意し、そこに参加者の皆様のパソコンからインターネットを通じてアクセスし、解析していただくことになります。従って、高性能のCPUやGPUを掲載したノートパソコンをご使用になる必要はございません。通常、ラボでデータ取りまとめ用などで使われているものでも、十分お使いいただけるものと考えています。Windows、Mac、どちらでも構いません。
民間企業の方のご出席につきましては、KEKのCryoEMコンソーシアム参加企業の方に限定させて頂いております。コンソーシアムへの入会は随時受付けておりますので、ご入会方法の詳細などについては下記の事務局連絡先までお気軽にお問い合わせください。
【参加費】
参加費：無料、その他の補助はありません。
【講師一覧】
重松秀樹：JASRI/SPring-8
安達成彦：筑波大学・生存ダイナミクス研究センター
荒牧慎二：Tietz Video & Image Processing Systems GmbH
川崎政人：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
守屋俊夫：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
中村 司：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
池田聡人：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
【関連事業】
創薬等先端支援技術基盤プラットフォーム（BINDS）
【主催】
KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
クライオ電顕ネットワーク
【プログラム】
プログラムの詳細は後日公開いたします。
前回のプログラムはこちら
＊プログラムの変更があった場合は、随時更新します＊
11月21日（木）
10:00-10:10 はじめに 池田聡人（KEK）
10:10-10:40 座学：Relion5-betaデータ解析〜２次元電顕像から初期３次元構造再構築まで〜
10:40-11:00 講演：AWSデータ解析環境の概要紹介と使い方 中村司（KEK）
11:00-11:20 実習：システムへのログイン、Relion起動
11:20-11:40 実習：プロジェクト作成、ドリフト補正処理開始
11:40-12:00 実習：ドリフト補正結果検証、CTF推定処理開始・結果検証
12:00 13:00 昼食
13:00-13:30 実習：手動粒子ピッキング
13:30-14:10 実習：自動粒子ピッカー訓練処理開始
14:10-14:40 座学：二次元クラス平均化までの基礎理論
14:40-14:55 実習：自動粒子ピッキング処理継続・結果検証
14:55-15:10 実習：二次元クラス平均化処理開始
15:10-15:40 休憩
15:40-16:10 実習：二次元クラス平均化処理結果検証、クラス選別、粒子抽出
16:10-16:30 講演：KEKクライオ電顕施設の紹介と利用方法 川崎政人（KEK）
16:30-16:45 実習：初期三次元構造再構築処理開始
16:45-17:30 招待講演：重松秀樹（JASRI/SPring-8）
17:30-17:45 実習：初期三次元構造再構築結果と掌性（handedness）検証
18:00-19:00 懇親会（オンライン）
11月22日（金）
10:00-10:10 座学：Relion5-betaデータ解析(概要)〜電顕鏡画像の問題点とそれを解消する３次元分類と精密化〜
10:10-10:30 実習：三次元クラス分類処理開始
10:30-11:10 座学：三次元処理の基礎理論
11:10-11:50 実習：三次元クラス分類処理結果検証、クラス選別、粒子抽出
11:50-12:10 実習：三次元精密化処理開始
12:10-13:10 昼食
13:10-13:40 実習：三次元精密化結果検証
13:40-14:10 実習：マスク作成と後処理開始・結果検証
14:10-14:40 実習：CTF精密化処理開始・結果検証、三次元精密化処理開始
14:40-15:10 写真撮影、休憩
15:10-15:30 実習：三次元精密化処理結果検証、ベイズポリッシュ処理開始・結果検証、三次元精密化処理開
15:30-16:00 講演：Beyond Relion5 Tutorial 守屋俊夫（KEK）
16:00-16:10 実習：三次元精密化処理結果検証
16:10-16:25 実習：局所分解能推定処理開始・結果検証
16:25-17:05 講演：ダイナミクス解析と原子モデリング 中村司（KEK）
17:05-17:20 講演：crYOLOと全自動解析処理・結果検証 池田聡人（KEK）
17:20-17:25 終わりに 守屋俊夫（KEK）
【 問い合わせ】
オーガナイザー
KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
池田聡人
E-mail: akihito.ikeda[at]kek.jp
事務局
KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
増田千穂
電話：029-879-6176
E-mail: cmasuda[at]post.kek.jp
Registration for international seminar
SBRC International Cryo-EM Seminar No.20
“Using Federated Learning and AI to Treat Rare Disease and Cancers”
_
Date:
9:00 AM – 10:30 AM Wednesday, November 20th, 2024,
Location: Online (Zoom)
Speaker
Mr. Jacob Mevorach
Senior Application Modernization Specialist; Amazon Web Services (AWS)
Jacob Mevorach is a senior specialist in application modernization for healthcare and the life sciences at AWS. Jacob has a background in robotics, bioinformatics and machine learning. Prior to joining AWS, Jacob focused on enabling and conducting large scale analysis for genomics and other scientific areas.
Abstract
While artificial intelligence (AI) has tremendous potential to positively impact patient outcomes generally this approach remains constrained by limitations in regard to cost and patient privacy. In this talk the author will discuss how federated learning techniques were applied to ameliorate all of these concerns as part of a manuscript entitled “An international study presenting a federated learning AI platform for pediatric brain tumors” which was recently published in Nature Communications. The manuscript has also been featured in Nature Communications’ “Cancer Collection”. According to the journal “the Editors’ Highlights pages aim to showcase the 50 best papers recently published in an area, and we routinely replace papers as more great research is published at Nature Communications.” The author will explore how this approach is promising not just for oncology but all areas of medicine and some areas that will be explored in the near future.
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Registration for
SBRC International Cryo-EM Seminar No.19
“Protein structure modeling and assessment using deep learning (DeepMainmast and DAQ score)”
_
Date:
4:00 PM – 5:30 PM Wednesday, October 23th, 2024,
Location: Hybrid (CryoEM-Lab KEK and Zoom)
Speaker
Tsukasa Nakamura, PhD
Structural Biology Research Center,
Institute of Materials Structure Science,
High Energy Accelerator Research Organization (KEK), Japan
formerly: Biological Sciences, Purdue University, USA
Profile
2019 Ph.D. (Science) in Bioinformatics, The University of Tokyo, Japan
2019-2022 Postdoctoral Fellow (JSPS(PD)), Tohoku University, Japan
2022-2024.6 Postdoctoral Research Associate, Purdue University, USA
2024.7-current Postdoctoral Research Fellow, KEK IMSS SBRC, Japan
Abstract
Cryogenic electron microscopy (cryo-EM) has become one of the main experimental methods for determining protein structures. In cryo-EM, protein structure modeling is in general more difficult than X-ray crystallography as the resolution of maps is often not high enough to specify atom positions. We have been developing computational methods for modeling protein structures from cryo-EM maps determined at a medium resolution (2.5-5 Å). For maps at medium resolution, it turned out that deep learning can provide useful structure information for modeling and protein model quality assessment. In this seminar, we present deep learning applications in protein structure modeling (DeepMainmast) and protein model quality assessment (DAQ score) along with the large-scale analysis results of the quality of protein models from cryo-EM in the Protein Data Bank, which is accessible at DAQ-Score Database https://daqdb.kiharalab.org/. All the tools we developed are easy to use at https://em.kiharalab.org/.
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第8回 クライオ電顕解析初心者講習会〜データ処理〜
クライオ電子顕微鏡によるタンパク質の単粒子解析に興味はもっているものの、実際にご自身では解析されたことがない初心者の方を対象に、構造解析ソフトウェアRELION (Sjors Scheres, MRC-LMB)の現行バージョン(Relion4.0.1) を中心としたデータ解析講習会を開催いたします。（都合により使用するバージョンは変更する場合がございます。）
RELIONのチュートリアルに沿って解説および座学を実施する予定です。参加者の方には実際に手を動かして解析を行っていただきます。（プログラムの詳細は後日更新いたします。）
【開催日時】
1日目：2024年02月29日（木）10:00 〜 17:45 終了予定
2日目：2024年03月01日（金）10:00 〜 17:45 終了予定
【会場】
オンライン開催（Zoom）
Zoomでの講習会にアクセスするためのリンク先アドレスは、参加登録時にお申込みいただきましたメールアドレスに、開催日が近づきましたら改めて個別にご案内をさせていただきます。
【応募〆切 2024年2月9日（金）15:00】
【言語】日本語
お申込みはこちら
定員に達したため締め切りました
聴講をご希望の方は、下記事務局（cmasuda[at]post.kek.jp）までご連絡ください。
【募集対象と人数】
本講習会は、クライオ電子顕微鏡解析のご経験がないか、ほとんど無い方を対象としています。なお、学生の方は指導教員に了解を得ていただきますようお願いします。
定員：20名 （解析計算実行環境のリソースに限りがあるため、人数の制限をさせていただいています。予め、 ご了承ください。）
【参加条件】
今回の講習会は、クラウドコンピューター(AWS)上にRelionによる解析環境を開催者側で用意し、そこに参加者の皆様のパソコンからインターネットを通じてアクセスし、解析していただくことになります。従いまして、高性能のCPUやGPUを掲載したノートパソコンをご使用になる必要はございません。通常、ラボでデータ取りまとめ用などで使われているものでも、十分お使いいただけるものと考えています。Windows、Mac、どちらでも構いません。
民間企業の方のご出席につきましては、KEKのCryoEMコンソーシアム参加企業の方に限定させて頂いております。コンソーシアムへの入会は随時受付けておりますので、ご入会方法の詳細などについては下記の事務局連絡先までお気軽にお問い合わせください。
【参加費】
参加費：無料、その他の補助はありません。
【講師一覧】
重松秀樹：JASRI/SPring-8
ゴパラシンガム・チャイ：理化学研究所/SPring-8
安達成彦：筑波大学・生存ダイナミクス研究センター
杉山 葵：山口東京理科大学
荒牧慎二：Tietz Video & Image Processing Systems GmbH
川崎政人：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
守屋俊夫：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
山田悠介：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
山本美里：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
池田聡人：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
倉内郁哉：大阪公立大学
中山 友希子：KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
【関連事業】
創薬等先端支援技術基盤プラットフォーム（BINDS）
【主催】
KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
クライオ電顕ネットワーク
＊プログラムの変更があった場合は、随時更新します＊
【プログラム】
2月29日（木）
10:00-10:10 はじめに 千田俊哉（KEK）
10:10-10:40 座学：Relion4-betaデータ解析〜２次元電顕像から初期３次元構造再構築まで〜
守屋俊夫（KEK）
10:40-11:00 講演：AWSデータ解析環境の概要紹介と使い方 山本美里（KEK）
11:00-11:20 実習：システムへのログイン、RELION起動、ジョブ実行
11:20-11:40 実習：プロジェクト作成、ドリフト補正処理開始
11:40-12:00 実習：ドリフト補正結果検証、CTF推定処理開始・結果検証
12:00-13:00 昼食
13:00–13:30 実習：手動粒子ピッキング
13:30–14:10 実習：自動粒子ピッカー訓練処理開始
14:10-14:30 座学：二次元クラス平均化までの基礎理論
14:30-14:45 実習：自動粒子ピッキング処理継続・結果検証
14:45-15:00 実習：二次元クラス平均化処理開始
15:00-15:30 休憩
15:30–16:00 講演：KEKクライオ電顕施設の紹介と利用方法 池田聡人（KEK）
16:00-16:30 実習：二次元クラス平均化処理結果検証、クラス選別、粒子抽出
16:30–16:45 実習：初期三次元構造再構築処理開始
16:45-17:30 招待講演：重松秀樹（JASRI/SPring-8）
17:30-17:45 実習：初期三次元構造再構築結果検証
18:00-19:00 懇親会（オンライン）
3月1日（金）
10:00-10:10 座学：Relion4-betaデータ解析(概要)〜電顕鏡画像の問題点とそれを解消する３次元分類と精密化〜
10:10-10:30 実習：三次元クラス分類処理開始
10:30-11:00 座学：三次元処理の基礎理論
11:00-11:40 実習：三次元クラス分類処理結果検証、クラス選別、粒子抽出
11:40-12:00 実習：三次元精密化処理開始
12:00-13:00 昼食
13:00-13:30 実習：三次元精密化結果検証
13:30-14:00 実習：マスク作成と後処理開始・結果検証
14:00-14:30 実習：CTF精密化処理開始・結果検証、三次元精密化処理開始
14:30-15:00 休憩・写真撮影
15:00-15:20 三次元精密化処理結果検証、ベイズポリッシュ処理開始・結果検証、三次元精密化処理開始
15:20-15:50 講演：Beyond Relion4 Tutorial
15:50-16:00 実習：三次元精密化処理結果検証
16:00-16:30 実習：局所分解能推定処理開始・結果検証
16:30-16:45 実習：掌性（handedness）検証
16:45-17:05 実習：crYOLO処理開始・結果検証
17:05-17:20 実習：RELION5-beta で実装された新機能に関して
17:20-17:30 終わりに 守屋俊夫（KEK）
17:30-17:45 質疑応答（オンライン）
前回のプログラムはこちら
【 問い合わせ】
オーガナイザー
KEK・物質構造科学研究所・構造生物学研究センター
池田聡人
e-mail: akihito.ikeda[at]kek.jp
事務局
増田千穂
電話：029-879-6176
e-mail: cmasuda[at]post.kek.jp
SBRC International Cryo-EM Seminar No.17
“Structure determination of RNA-dependent RNA Polymerase 2 (RDR2) by cryo-EM and its implications for double-stranded RNA synthesis in gene silencing”
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Date:
4:00 PM – 5:30 PM Tuesday, December 19th, 2023 (JST),
Location: Hybrid (CryoEM-Lab KEK and Zoom)
Speaker
Yuichiro H. Takagi, Ph.D.
Associate Professor
Scientific advisor for cryo-EM
Department of Biochemistry and Molecular Biology
Indiana University School of Medicine
Abstract
RNA-dependent RNA polymerases (RdRP) play critical roles in RNA-mediated gene silencing. In Arabidopsis thaliana, RNA-Dependent RNA Polymerase 2 (RDR2) generates double-stranded RNAs (dsRNAs) from a single stranded RNA template generated by DNA-dependent nuclear RNA Polymerase IV (Pol IV). Resulting dsRNAs are then processed into short-interfering RNAs that guide RNA-directed DNA methylation and transcriptional gene silencing. We determined the structure of RDR2 at 3.1 Å resolution by single-particle cryo-electron microscopy. The structure suggests its implications for double-stranded RNA synthesis in gene silencing. The seminar will also touch on several structure examples determined by Takagi lab using cryo-EM including Mediator CDK8 module from the yeast Saccharomyces cerevisiae, human asparagine synthetase, and multicopper oxidase from Marinithermus hydrothermalis.
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SBRC International Cryo-EM Seminar No.16
“Focused Ion Beam Scanning Electron Microscopes for Volume-EM and Cryo-Microscopy”
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Date:
3:30 PM – 5:00 PM Tuesday, September 19th, 2023 (JST),
Location: Hybrid (CryoEM-Lab KEK and Zoom)
Speaker
Dr. Alexander Rigort
Thermo Fisher Scientific, Munich, Germany
Abstract
FIB/SEM microscopes have proven to be indispensable tools for cryo-electron microscopy and volumetric imaging of biological specimens. These devices can be used to analyze samples at room temperature and under cryo-conditions. Equipped with automation software for both data acquisition and electron transparent lamella fabrication, FIB/SEM microscopes offer a wide range of applications and multiple workflows for obtaining volumetric information. The imaging capabilities include high-resolution serial imaging with FIB/SEM tomography (slice & view), millimeter-scale analysis with the spin mill method, array tomography and correlative microscopy with the iFLM system. Additionally, Plasma-FIB systems allow the use of up to four different ion species, which can be used to optimize milling and imaging for both cryogenic and resin-embedded samples. In this lecture, I will provide an overview of the current state of developments, applications, and the related FIB/SEM product range.
Profile:
Dr. Alex Rigort works in product marketing and development for Thermo Fisher Scientific and holds a guest researcher position at the Max Planck Institute of Biochemistry in Martinsried. He has pioneered the use of cryo-focused ion beam instruments for cryo-tomography at the Max Planck Institute of Biochemistry and has long-standing experience in cryo-electron microscopy.
Link to Publications: Dr. Alexander Rigort (Google Scholar)
More about the author: https://analyticalscience.wiley.com/do/10.1002/was.0002057028/
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SBRC International Cryo-EM Seminar No.15
“Ambient-Temperature Time-Resolved Serial Femtosecond Crystallography Studies of Bacterial Ribosome Complexes”
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Date:
3:30 PM – 5:00 PM Thursday, July 27th, 2023 (JST),
Location: Hybrid (CryoEM-Lab KEK and Zoom)
Speaker
Hasan DeMirci, PhD
Assistant Professor, Koc University, Istanbul, Turkey.
Affiliate, Stanford PULSE Institute, SLAC National Accelerator Laboratory, CA, USA.
Abstract
High-resolution ribosome structures determined by cryo X-ray crystallography have provided important insights into the mechanism of translation. Such studies have thus far relied on large ribosome crystals kept at cryogenic temperatures to reduce radiation damage. We use serial femtosecond X-ray crystallography (SFX) with an X-ray free-electron laser (XFEL) to obtain diffraction data from ribosome microcrystals in liquid suspension at ambient temperature. Small 30S ribosomal subunit microcrystals programmed with initiation and decoding complexes and bound to either antibiotic compounds or their next-generation derivatives diffracted to high resolution. Our results demonstrate the feasibility of using SFX to better understand the structural mechanisms underpinning the interactions between ribosomes and other substrates such as antibiotics, initiation and decoding complexes. We have determined the structure of a large (50S) ribosomal subunit in a record-short time by using the record-low amount of sample during an XFEL beamtime. This structure is the largest one solved to date by any FEL source to near-atomic resolution (3 MDa). We expect that these results will enable routine structural studies, at near-physiological temperatures, of the large ribosomal subunit bound to clinically relevant classes of antibiotics targeting it, e.g. macrolides and ketolides, also with the goal of aiding the development of the next generation of these classes of antibiotics. Overall, the ability to collect diffraction data at near-physiological temperatures promises to provide new fundamental insights into the structural dynamics of the ribosome and other medically important drug targets with their functional and inhibitor complexes.
Profile:
2008. Ph.D., Molecular Biology, Cell Biology and Biochemistry, Brown University, RI, USA
2002. B.S., Chemistry, B.S., Molecular Biology and Genetics, Bogazici University, Bebek-Istanbul, Turkey
Current Research Interest:
Structural studies of bacterial translational initiation, mutant ribosomes and mechanism of antibiotic resistance.
Time-resolved Serial Femtosecond X-ray crystallography studies of ribosome complexes.