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SP Toolkits:CryoSPARC与RELION高效互转

SP Toolkits:CryoSPARC与RELION高效互转

导语:往期文章里,我们介绍了RELION与CryoSPARC颗粒格式互转的几种应用场景和转换方法《CryoSPARC转RELION进阶流程5》。为了提高数据处理效率,SP Toolkits带来PYEM模块,希望能够帮助科研人员简化转换流程。

正文:

一、SP Toolkits概述

SP Toolkits是一款集成工具箱,旨在简化冷冻电镜领域的数据处理流程。该工具将数据同步、格式转换和批量处理等多个常用功能整合在一起,提供统一的操作界面,减少了用户频繁切换软件的时间成本。其中的PYEM模块支持RELION与CryoSPARC之间的颗粒数据格式互转,确保了颗粒坐标信息在两个软件之间的准确传递。本文将详细介绍其使用方法及应用场景。

二、PYEM模块使用场景

 

PYEM模块分为两个主要部分:“FOR POLISHING”和“FOR RBMC”,分别对应在RELION 中进行颗粒的Bayesian Polishing 任务和在CryoSPARC 进行颗粒的 Reference Based Motion Correction 任务两种情况。从本质上来说,颗粒的转换是坐标信息在RELION和CryoSPARC两个软件中的传递。

  1. FOR POLISHING:

场景一:颗粒文件来自RELION 的Particle Extraction 任务,在CryoSPARC 中进行了3D Classification、Homogenous Refinement 或 Heterogeneous Refinement任务后,希望将筛选出的颗粒信息转换为.star格式,以导入到RELION进行Bayesian Polishing。这种场景下,需要在CryoSPARC中运行`Import Micrographs`任务以导入RELION的MotionCor结果,并将其指定为`Import Particle Stack`任务的`Source Exposures`,从而将颗粒坐标信息写入CryoSPARC的cs文件

  1. 进入“FOR POLISHING”选项卡
  2. 在“Initial Particles From”选择RELION
  3. 设置Movie Type为原始数据格式(如tif,tiff,mrc或eer)
  4. Input File 1:点击文件夹图标,选择需要转换的particles.cs文件路径,例如/ssd/20241119/CS-20241119/J66/J66_*_particles.cs
  5. Input File 2:点击文件夹图标,选择需要转换的particle_passthrough.cs 文件的路径,例如/ssd/20241119/CS-20241119/J66/J66_passthrough_particles_*.cs
  6. Extract Star File :点击文件夹图标, 选择RELION 生成的颗粒文件,例如/ssd/20241119/Extract/job00*/particles.star
  7. Output Star File:点击文件夹图标,选择输出文件的保存路径,并在弹出窗口的File name一栏提供输出文件名
  8. 设置以上参数后点击RUN,程序将开始文件转换并生成star 文件

场景二:颗粒文件来自CryoSPARC 的Particle Extraction 任务,在CryoSPARC 中进行了2D Classification、3D Classification或Refinement任务后,希望将颗粒导入RELION中继续处理,并对颗粒做Bayesian Polishing。此场景下得到的star文件包含了转化后的颗粒坐标,需要在RELION中做颗粒的重新提取,因此还需在RELION中运行Import movies、Motion Correction任务,作为`Particle Extraction`的输入(`Motion Correction`使用的`Binning factor`与CryoSPARC中保持一致)。

  1. 进入“FOR POLISHING”选项卡
  2. 在“Initial Particles From”选择CryoSPARC
  3. Movie Type:选择原始数据的格式;如:tif, tiff, mrc 或 eer
  4. Input File 1:点击文件夹图标选择需要转换的particles.cs 文件的路径, 例如/ssd/20241119/CS-20241119/J66/J66_*_particles.cs
  5. Input File 2:点击文件夹图标,选择需要转换的particle_passthrough.cs 文件的路径,例如/ssd/20241119/CS-20241119/J66/J66_passthrough_particles_*.cs
  6. MotionCorr Star File:点击文件夹图标,选择来自RELION 的micrographs.star 文件,例如/ssd/20241119/MotionCorr/job002/corrected_micrographs.star
  7. Output Star File:点击文件夹图标,选择输出文件的保存路径,并在弹出窗口的File name一栏提供输出文件名
  8. 设置以上参数后点击RUN,程序将开始转换并生成star 文件
  9. FOR RBMC:

场景一:颗粒文件来自RELION 的Particle Extraction 任务,在进行了RELION的Class2D/3D或Refine3D 任务后,希望导入CryoSPARC 进行Reference Based Motion Correction。

此场景下得到的star文件包含了颗粒坐标和CTF等信息,导入CryoSPARC后需要做颗粒的重新提取(`Extract From Micrographs`)。因此还需在CryoSPARC 中运行Import movies 和Patch Motion Correction(使用与RELION中相同的`Binning factor`),作为`Import Particle Stack`[注1]、`Extract From Micrographs`和Reference Based Motion Correction 等任务的输入。

  1. 进入“FOR RBMC”选项卡
  2. 在“Initial Particles From”选择RELION
  3. Movie Type:选择原始数据的格式,如:tif,tiff,mrc 或eer
  4. Input File 3:点击文件夹图标,选择需要转换坐标的颗粒文件,如/ssd/20241119/Refine3D/job028/run_it000_data.star
  5. Output Star File:点击文件夹图标,选择RELION的project所在路径,并在弹出窗口的File name一栏提供输出文件名,例如/ssd/20241119/test.star
  6. 设置以上参数后点击RUN,程序将开始坐标转换并生成star文件。此文件需要用户在CryoSPARC中使用Import Particle Stack任务导入,并提供Patch Motion Correction作为Import Particle Stack的Source Exposures

注1:以CryoSPARC 4.6.2为例,为了使颗粒坐标与照片正确匹配,需要在CryoSPARC的`Import Particle Stack`任务中连接`Patch Motion Correction`作为`Source Exposures`,然后:a.填入颗粒star文件;b.开启`Remove leading UID in input exposure file name`选项以忽略CryoSPARC为micrographs添加的前缀UID;c.在`Length of input exposure file name suffix to cut`填入31以移除CryoSPARC生成的文件名后缀`patch_aligned_doseweighted.mrc`;d.在`Length of rlnMicrographName base name suffix to cut for query`填入4以移除star文件中`rlnMicrographName`的后缀`.mrc`,以上参数填写后即可queue提交任务。

 

场景二:颗粒文件来自CryoSPARC 的Particle Extraction 任务,希望在RELION 中Class2D或Class3D进行颗粒筛选,而后续还需要回到CryoSPARC做Reference Based Motion Correction这时无需在RELION中重新提取颗粒,只需要将`.cs`文件转换为`.star`文件并对CryoSPARC的颗粒创建软链接。

  1. 进入“FOR RBMC”选项卡
  2. 在“Initial Particles From”选择CryoSPARC
  3. Movie Type:选择原始数据的格式,如:tif,tiff,mrc 或eer
  4. Input File 1 :点击文件夹图标, 选择需要转换的particles.cs 文件的路径, 例如/ssd/20241119/CS-20241119/J66/J66_*_particles.cs
  5. Input File 2:点击文件夹图标,选择需要转换的particle_passthrough.cs 文件的路径,例如/ssd/20241119/CS-20241119/J66/J66_passthrough_particles_*.cs
  6. Create Particle Links:选择是否需要程序同时创建颗粒软链接,选择Yes则将在输出目录生成形式为J*/extract/*.mrcs的颗粒软链接
  7. Output Star File:选择RELION 的project 所在路径,并在弹出窗口的File name 一栏提供输出文件名
  8. 设置以上参数后点击RUN,程序将在提供的project 目录生成star 文件

三、总结与展望

通过SP Toolkits的PYEM模块,研究人员可以极大地简化冷冻电镜数据的格式转换流程,减少软件切换所带来的繁琐操作。如果您对SP Toolkits感兴趣,欢迎联系SP团队进行安装和体验。SP Toolkits还包含更多实用功能,期待您的探索与反馈。您的宝贵意见将帮助我们持续优化产品,助力更多科研人员提升数据处理效率。

四、联系方式

邮箱:sales@singleparticle.cn电话:400-1100-828