<html>
  <head>
    <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
  </head>
  <body>
    <p>Dear all,</p>
    <div class="moz-cite-prefix">El 27/08/2020 a las 6:47, Alexis Rohou
      escribió:<br>
    </div>
    <blockquote type="cite"
cite="mid:CAM5goXTzCTS5UqEiQraQNnx1=dnwRp66aexjS_no2dS23S21zA@mail.gmail.com">
      <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=UTF-8">
      <div dir="ltr">Dear Paulina,
        <div><br>
        </div>
        <div>Thank you for your contribution. I am afraid I am not in a
          position to truly appreciate your work, but I wonder if you
          could answer the following question about simulating Guinier
          plots.</div>
        <div><br>
        </div>
        <div>When I computed my idealized Guinier plot of a protein
          (well, the part of it beyond 0.1 Å^-1), I used my
          understanding of Wilson statistics (that the average intensity
          in a frequency band is the sum of the squared structure
          factors over all atoms in the structure) to compute
          intensities based on the sums of scattering factors, where the
          factors I used came from Peng, Ren, Dudarev, Whelan (Acta
          Cryst 1996 A52, 257-276, Table 1). I then took the square root
          and plotted it on a ln scale as a function of q^2, the squared
          spatial frequency. This gave me something very similar to what
          can be seen in figure 1 of Rosenthal & Henderson (2003):
          an approximately straight line with a negative slope. My
          question to you: would you expect this slope (which I
          interpret as being a feature of the underlying scattering
          factors) to be more, or less, negative if I had used more
          accurate structure factors or simulation techniques?</div>
      </div>
    </blockquote>
    <p>My impression is that the radial average should not change too
      much by using more accurate structure factors. In our paper (J.L.
      Vilas, J. Vargas, M. Martínez, E. Ramírez-Aportela, R. Melero, A.
      Jiménez-Moreno, E. Garduño, P. Conesa, R. Marabini, D. Maluenda,
      J.M. Carazo, C.O.S. Sorzano. Re-examining the spectra of
      macromolecules. Current practice of spectral quasi B-factor
      flattening. J. Structural Biology 209: 107447 (2020)) we made
      extremely harsh modifications to the atom descriptions (Fig. 1)
      and the slope almost did not change independently of the kind of
      atom.</p>
    <p>A note on Wilson statistics, it assumes that the atoms are
      uniformly distributed in the "unit cell" of the macromolecule.
      Proteins largely violate this assumption, the effect is especially
      visible at low frequency where the shape of the protein departs
      the most from the uniform distribution in the unit cell (our Fig.
      2), but at middle or high frequency the slope of the Wilson
      approximation and the one of the protein coincide.</p>
    <p>Kind regards, Carlos Oscar<br>
    </p>
    <blockquote type="cite"
cite="mid:CAM5goXTzCTS5UqEiQraQNnx1=dnwRp66aexjS_no2dS23S21zA@mail.gmail.com">
      <div dir="ltr">
        <div><br>
        </div>
        <div>Sorry if the above question is naive - just trying to
          understand the basics and this is not a part of the literature
          I am familiar with.</div>
        <div><br>
        </div>
        <div>Cheers,</div>
        <div>Alexis</div>
      </div>
      <br>
      <div class="gmail_quote">
        <div dir="ltr" class="gmail_attr">On Wed, Aug 26, 2020 at 12:24
          AM Paulina Dominiak <<a href="mailto:pdomin@uw.edu.pl"
            target="_blank" moz-do-not-send="true">pdomin@uw.edu.pl</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 colleagues,</p>
            <p>I am not a single-particle cryoEM practitioner yet and do
              not now the answer for Alexis questions. But allow me to
              comment on the relation of B-factors and scattering model
              used to interpret experimental data. <br>
            </p>
            <p>I have an expertise in developing new scattering models
              for X-ray diffraction, and now for electron diffraction,
              which are better than commonly used scattering factors
              from Independent Atom Model (IAM). We have discovered
              recently than when electron diffraction (ED) data for
              small molecules are refined with IAM scattering factors,
              obtained B-factors are by far too small (even 70% too
              small at atomic resolution depending on the molecule), and
              they are getting even smaller when resolution gets worse.
              Some of the results are published here: Acta Cryst.
              (2020). A76, 92-109, <a
href="https://urldefense.com/v3/__http://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?S2053273319015304__;!!Mih3wA!QYmYdkLbYrZEU5IV3t_6eqD_D0Fo7WOZZS2ej0vYl22csigpsYVYEWOaxcxBbdLWKA$"
                target="_blank" moz-do-not-send="true">http://scripts.iucr.org/cgi-bin/paper?S2053273319015304</a><br>
            </p>
            <p>Usage of wrong scattering factors (which do not take into
              account partial charge on atoms, and asphericity of
              electron density and electrostatic potential due to
              existence of covalent bonds, lone electron pairs, etc.)
              may be one of the reason why B-factors from ED and sp
              cryoEM are so nonphysical.</p>
            <p>With regards,</p>
            <p>Paulina</p>
            <p><br>
            </p>
            <p><br>
            </p>
            <div>W dniu 26.08.2020 o 07:05, Alexis Rohou pisze:<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>
            <pre cols="72">-- 
dr hab. Paulina M. Dominiak, prof. ucz.
Group Leader
Electron Density Modelling Group
Laboratory for Structural and Biochemical Research (LBSBio)
Biological and Chemical Research Centre
Department of Chemistry
University of Warsaw
ul. Zwirki i Wigury 101
02-089 Warszawa, Poland
Room: 3.125
E-mail: <a href="mailto:pdomin@chem.uw.edu.pl" target="_blank" moz-do-not-send="true">pdomin@chem.uw.edu.pl</a>
Phone: (48) 22 55 26 714</pre>
          </div>
        </blockquote>
      </div>
      <br>
      <fieldset class="mimeAttachmentHeader"></fieldset>
      <pre class="moz-quote-pre" wrap="">_______________________________________________
3dem mailing list
<a class="moz-txt-link-abbreviated" href="mailto:3dem@ncmir.ucsd.edu">3dem@ncmir.ucsd.edu</a>
<a class="moz-txt-link-freetext" href="https://mail.ncmir.ucsd.edu/mailman/listinfo/3dem">https://mail.ncmir.ucsd.edu/mailman/listinfo/3dem</a>
</pre>
    </blockquote>
  </body>
</html>