An expectation–maximization approach to quantifying protein stoichiometry with single-molecule imaging
Notice bibliographique
Résumé
Motivation: Single-molecule localization microscopy (SMLM) is a super-resolution technique capable of rendering nanometer scale images of cellular structures. Recently, much effort has gone into developing algorithms for extracting quantitative features from SMLM datasets, such as the abundance and stoichiometry of macromolecular complexes. These algorithms often require knowledge of the complicated photophysical properties of photoswitchable fluorophores. Results: Here, we develop a calibration-free approach to quantitative SMLM built upon the observation that most photoswitchable fluorophores emit a geometrically distributed number of blinks before photobleaching. From a statistical model of a mixture of monomers, dimers and trimers, the method employs an adapted expectation-maximization algorithm to learn the protomer fractions while simultaneously determining the single-fluorophore blinking distribution. To illustrate the utility of our approach, we benchmark it on both simulated datasets and experimental datasets assembled from SMLM images of fluorescently labeled DNA nanostructures. Availability and implementation: An implementation of our algorithm written in Python is available at: https://www.utm.utoronto.ca/milsteinlab/resources/Software/MMCode/. Supplementary information: online.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,005 | 0,010 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,002 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,003 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,003 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».