<html>
  <head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
  </head>
  <body>
    <p>Hi Alexis,<br>
    </p>
    <div class="moz-cite-prefix">El 27/08/2020 a las 7:05, Alexis Rohou
      escribió:<br>
    </div>
    <blockquote type="cite"
cite="mid:CAM5goXQffdWAQ_5SFu1mzWLesFrVD+bO=JpJZkFPtKXX4vuSkQ@mail.gmail.com">
      <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=UTF-8">
      <div dir="ltr">Thank you Carlos Oscar for summarizing your work so
        succinctly!
        <div><br>
        </div>
        <div>I just would like to pick up on your concluding sentence:</div>
        <div><br>
        </div>
        <blockquote class="gmail_quote" style="margin:0px 0px 0px
          0.8ex;border-left:1px solid rgb(204,204,204);padding-left:1ex">In
          conclusion, from my point of view, there is not an optimal
          decay valid for all proteins, but it depends on each specific
          protein. And the shape of the decay is not a straight line,
          but arbitrary depending on its shape.</blockquote>
        <div><br class="gmail-Apple-interchange-newline">
        </div>
        <div>If your point of view is correct, this implies that ResLog
          plots and the resulting B factors should not be compared to
          each other if they were obtained from images of different
          proteins. This would be quite a departure from the field's
          consensus. </div>
        <div><br>
        </div>
      </div>
    </blockquote>
    <p>As everything it can be taken to the extreme or not. It is true
      that they are strictly not equal, but they can also be compared if
      they have similar shapes (globular, rod-like, ...) and similar
      molecular masses. For instance, in our paper, Fig. 1 shows the
      radial profiles of 4 atomic models with a factor 4 in difference
      of weight. The shape and slope are not the same, but they share
      the same kind of general trend (up to 2.5A).</p>
    <p>Cheers, Carlos Oscar<br>
    </p>
    <blockquote type="cite"
cite="mid:CAM5goXQffdWAQ_5SFu1mzWLesFrVD+bO=JpJZkFPtKXX4vuSkQ@mail.gmail.com">
      <div dir="ltr">
        <div>Cheers,</div>
        <div>Alexis</div>
        <div><br>
        </div>
      </div>
      <br>
      <div class="gmail_quote">
        <div dir="ltr" class="gmail_attr">On Wed, Aug 26, 2020 at 12:32
          AM Carlos Oscar Sorzano <<a href="mailto:coss@cnb.csic.es"
            moz-do-not-send="true">coss@cnb.csic.es</a>> wrote:<br>
        </div>
        <blockquote class="gmail_quote" style="margin:0px 0px 0px
          0.8ex;border-left:1px solid rgb(204,204,204);padding-left:1ex">
          <div>
            <p>Dear Alexis and all,</p>
            <p>as a very condensed summary of what Jose Luis Vilas and
              us showed in the paper you have mentioned below is that:</p>
            <p>1. the Fourier spectrum of a single atom is expected to
              decay in amplitude with frequency (the only way it can be
              flat is that it is infinitely thin). This is well known
              and comes from the electron atomic scattering factors.<br>
            </p>
            <p>2. the Fourier spectrum of a collection of atoms is
              mostly determined by the shape of that collection, more
              than on the specific nature of the atoms being involved
              (we performed extremely harsh modifications to the atoms
              and the decay did not change significantly).</p>
            <p>3. the reasons normally argued to make the spectrum flat,
              do not apply to macromolecules and the reason why B-factor
              sharpening produces "nice" structures is mostly a
              visualization reason (higher amplitudes at high
              frequencies result in sharper edges whose isosurfaces are
              easier to track and fit with an atomic model).<br>
            </p>
            <p>Because of 2, the decay of the radial average of the
              Fourier transform of a macromolecule cannot be expected to
              follow any particular shape (for instance, a straight
              line) a priori, that we can estimate its slope (also a
              priori) and force our 3D reconstruction to follow that
              slope. In that regard the question of what is the expected
              slope is ill-posed. From my point of view, the amplitude
              correction is much more meaningful when performed in the
              spirit of LocScale of Jakobi and Sachse. You fit an atomic
              model to the map, then convert it into a map, estimate its
              decay and force the map to follow this decay. In this way,
              the shape of the collection of atoms (and their nature) is
              explicitly taken into account. This process can be
              performed iteratively (with the corrected map, you may
              refine the atomic model, refine the map amplitudes again,
              ...). I also like the idea that this process is performed
              locally.</p>
            <p>If we do not want to wait for the atomic model to make
              the amplitude correction, we have devised an alternative
              based on the local resolution (E. Ramirez-Aportela,
              J.L.Vilas, A. Glukhova, R. Melero, P. Conesa, M. Martinez,
              D. Maluenda, J. Mota, A. Jimenez, J. Vargas, R. Marabini,
              P.M. Sexton, J.M. Carazo, C.O.S. Sorzano. Automatic local
              resolution-based sharpening of cryo-EM maps.
              Bioinformatics 36: 765-772 (2020)). There is no guarantee
              that it will follow the correct decay, but in practice we
              have observed that it normally approximates the correct
              decay quite closely (there are some examples of this in
              the paper).</p>
            <p>The procedure above of local correction based on local
              resolution is local and it does not require an the atomic
              model. If we still want to do a global correction without
              an atomic model, procedures like the one of phenix (<a href="https://urldefense.com/v3/__https://journals.iucr.org/d/issues/2018/06/00/ic5102/ic5102.pdf__;!!Mih3wA!UIK1bNFdL0BCqMS1yb-nZxvkCa3QeTZ-SaBr9_hcq0N33slQIgQowiEK6VsdfdR6mw$" target="_blank" moz-do-not-send="true">https://journals.iucr.org/d/issues/2018/06/00/ic5102/ic5102.pdf</a>)
              provides some clue based on the maximum continuity of the
              isosurface.</p>
            <p>Finally, we found that a combination of DeepRes (E.
              Ramírez-Aportela, J. Mota, P. Conesa, J.M. Carazo, C.O.S.
              Sorzano. DeepRes: A New Deep Learning and aspect-based
              Local Resolution Method for Electron Microscopy Maps .
              IUCR J 6: 1054-1063 (2019)) and BlocRes (<a href="https://urldefense.com/v3/__https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1047847713002086__;!!Mih3wA!UIK1bNFdL0BCqMS1yb-nZxvkCa3QeTZ-SaBr9_hcq0N33slQIgQowiEK6VvbT0kT6g$" target="_blank" moz-do-not-send="true">https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1047847713002086</a>)
              could help to find a B-factor that does not result in
              overfitting.<br>
            </p>
            <p>In conclusion, from my point of view, there is not an
              optimal decay valid for all proteins, but it depends on
              each specific protein. And the shape of the decay is not a
              straight line, but arbitrary depending on its shape.</p>
            <p>I hope these reflections helped a bit.</p>
            <p>Cheers, Carlos Oscar<br>
            </p>
            <div>On 8/26/20 7:05 AM, Alexis Rohou wrote:<br>
            </div>
            <blockquote type="cite">
              <div dir="ltr">Dear colleagues,<br>
                <br>
                I hope you may be able to help me get my head around
                something.<br>
                <br>
                When considering the radially-averaged amplitudes of an
                ideal 3D protein structure, the expectation (as laid out
                in Fig1 of Rosenthal & Henderson, 2003 (PMID:
                14568533), among others) is that in the
                Wilson-statistics regime (q > 0.1 Å^-1, let’s say),
                amplitudes will decay in a Gaussian manner, or linearly
                when plotted on a log scale against q^2, reflecting the
                decay of structure factors.
                <div><br>
                  This expectation is certainly met when simulating maps
                  from PDB files, as described nicely for example by
                  Carlos Oscar Sorzano and colleagues recently (Vilas et
                  al., 2020, PMID: 31911170). Let’s call the rate of
                  decay of this ideal curve B_ideal, the “ideal” B
                  factor.<br>
                  <br>
                  Assuming for a moment that noise has a flat spectrum
                  (reasonable so long as shot noise is dominant), one
                  may follow in Rosenthal & Henderson’s footsteps
                  and draw a horizontal line on our plot to represent
                  the noise floor. As more averaging is carried out, the
                  noise floor is lowered relative to our protein’s
                  amplitude profile. As more particles are averaged
                  (without error, let’s say) the intersection between
                  the protein’s ideal radial amplitude profile and the
                  noise floor moves to higher and higher frequencies.<br>
                  <br>
                  This is the basis for the so-called ResLog plots,
                  where one charts the resolution as a function of the
                  number of averaged particles. The slope of the ResLog
                  plot is related to the slope of the radial amplitude
                  profile of the protein. Assuming no additional sources
                  of errors (i.e. ideal instrument and no processing
                  errors), B_ideal (the slope of the ideal protein
                  amplitude profile) can be computed from the slope of
                  the ResLog plot via B_ideal = 2.0/slope.<br>
                  <br>
                  Now, to my question. By looking at the slope of a
                  schematic Guinier plot generated using Wilson
                  statistics and atomic scattering factors for
                  electrons, I estimated a B_ideal of approximately 50
                  Å^2 (decay of ~ 1.37 natural log in amplitude over 0.1
                  Å^-2). The problem is that recent high-resolution
                  studies have reported ResLog-estimated B factors of
                  32.5 Å^2 (Nakane et al., 2020) and 36 Å^2 (Yip et al.,
                  2020), leading me to wonder what is wrong in the above
                  model.</div>
                <div><br>
                  I see several possibilities:<br>
                  <br>
                  (1)   B_ideal is actually significantly less than 50
                  Å^2. This would be consistent with the empirical
                  observation that “flattening” maps’ amplitude spectrum
                  (i.e. assuming B-ideal = 0 Å^2) gives very nice maps.
                  Either:</div>
                <blockquote style="margin:0px 0px 0px
                  40px;border:none;padding:0px">
                  <div>a.     I mis-estimated B_ideal when reading the
                    simulated amplitude spectrum plot. Has anyone done
                    this (i.e. fit a B factor to a simulated map’s
                    amplitude spectrum, or to a simulated spectrum)?
                    What did you find?</div>
                </blockquote>
                <blockquote style="margin:0px 0px 0px
                  40px;border:none;padding:0px">
                  <div>b.     The simulations using atomic scattering
                    factors and Wilson statistics do not correctly
                    capture the actual amplitude profile of proteins,
                    which is actually much flatter than the atomic
                    scattering factors suggest.</div>
                </blockquote>
                <div>(2)   B_ideal actually is ~ 50 Å^2, but the
                  assumption of a flat noise spectrum is wrong. I guess
                  that if the true noise spectrum were also decaying at
                  a function of q^2, this would cause the ResLog plot to
                  report “too small” a B factor</div>
                <div><br>
                  What do you think? <br>
                  <br>
                  Cheers,<br>
                  Alexis</div>
              </div>
              <br>
              <fieldset></fieldset>
              <pre>_______________________________________________
3dem mailing list
<a href="mailto:3dem@ncmir.ucsd.edu" target="_blank" moz-do-not-send="true">3dem@ncmir.ucsd.edu</a>
<a href="https://mail.ncmir.ucsd.edu/mailman/listinfo/3dem" target="_blank" moz-do-not-send="true">https://mail.ncmir.ucsd.edu/mailman/listinfo/3dem</a>
</pre>
            </blockquote>
          </div>
        </blockquote>
      </div>
    </blockquote>
  </body>
</html>