JoVE Journal > Biochemistry
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
العربية

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Biochemistry

gP2S، نظام إدارة المعلومات لتجارب CryoEM

Published: June 10, 2021
doi:
10.3791/62377
, , ,
1Roche Polska Sp. z o.o., 2Department of Structural Biology,Genentech

Summary

gP2S هو تطبيق على شبكة الإنترنت لتتبع التجارب cryoEM. يتم وصف الميزات الرئيسية الخاصة به، وكذلك الخطوات المطلوبة لتثبيت وتكوين التطبيق. بمجرد تكوينه ، يسمح التطبيق لأحد بتسجيل البيانات الوصفية المرتبطة بدقة بالبقعة السلبية وتجارب cryoEM.

Abstract

أصبح المجهر الإلكتروني المبرد (cryoEM) جزءا لا يتجزأ من العديد من مشاريع اكتشاف الأدوية لأن علم البلورات لهدف البروتين لا يمكن تحقيقه دائما ويوفر cryoEM وسيلة بديلة لدعم تصميم الليغند القائم على الهيكل. عند التعامل مع عدد كبير من المشاريع المتميزة ، وداخل كل مشروع عدد كبير من الهياكل المشتركة ليغاند البروتين ، وحفظ السجلات دقيقة يصبح بسرعة تحديا. يتم ضبط العديد من المعلمات التجريبية لكل هدف ، بما في ذلك في إعداد العينة ، وإعداد الشبكة ، ومراحل المجهر. لذلك، يمكن أن يكون حفظ السجلات الدقيقة أمرا بالغ الأهمية لتمكين إمكانية إعادة الإنتاج على المدى الطويل، وتسهيل العمل الجماعي الفعال، خاصة عندما يتم تنفيذ خطوات سير عمل cryoEM من قبل المشغلين المختلفين. للمساعدة في التعامل مع هذا التحدي، قمنا بتطوير نظام إدارة المعلومات على شبكة الإنترنت ل cryoEM، يسمى gP2S.

ويتتبع التطبيق كل تجربة، من عينة إلى نموذج ذري نهائي، في سياق المشاريع، التي يحتفظ بقائمة بها في التطبيق، أو خارجيا في نظام منفصل. تساعد المفردات التي يحددها المستخدم والمحددة من المواد الاستهلاكية والمعدات والبروتوكولات والبرامج في وصف كل خطوة من سير عمل cryoEM بطريقة منظمة. gP2S هو شكلي على نطاق واسع ، واعتمادا على احتياجات الفريق ، قد تكون موجودة كمنتج مستقل أو أن تكون جزءا من نظام بيئي أوسع من التطبيقات العلمية ، ودمج عن طريق واجهات برمجة التطبيقات REST مع أدوات إدارة المشاريع ، والتطبيقات تتبع إنتاج البروتينات أو من الجزيئات الصغيرة ligands ، أو التطبيقات أتمتة جمع البيانات وتخزينها. يمكن للمستخدمين تسجيل تفاصيل كل شبكة وجلسة المجهر بما في ذلك البيانات الوصفية التجريبية الرئيسية وقيم المعلمة ، ويتم تسجيل نسب كل قطعة أثرية تجريبية (عينة ، شبكة ، جلسة المجهر ، الخريطة ، إلخ). يعمل gP2S كمنظم سير عمل تجريبي cryoEM يتيح حفظ سجلات دقيقة للفرق ، وهو متاح بموجب ترخيص مفتوح المصدر.

Introduction

إدارة المعلومات في مرافق cryoEM
بدءا من عام 2014 تقريبا ، ازداد عدد المجهر الإلكتروني المبرد (cryoEM)1 مرافق بشكل متفجر ، مع تركيب ما لا يقل عن 300 نظام عالي المستوى في جميع أنحاء العالم2، بما في ذلك عدد في شركات الأدوية ، مما يعكس دورا متزايدا ل cryoEM في اكتشاف الأدوية3. وتختلف بعثات هذه المرافق ومتطلباتها من أجل تتبع البيانات وإدارتها4. بعضها، على سبيل المثال مراكز cryoEM الوطنية، مكلفة بتلقي شبكات EM، وجمع مجموعات البيانات، وإعادة البيانات إلى المستخدمين لتحديد الهيكل، ربما بعد بعض المعالجة التلقائية للصور. وفي هذه المرافق، يعد تتبع مصدر الشبكة، وارتباطها باقتراح المستخدم أو المنحة، والنسب من الشبكة إلى مجموعة البيانات أمرا حاسما، ولكن هناك عوامل أخرى، مثل طريقة تنقية عينة البروتين أو عملية تحديد الهيكل في نهاية المطاف، أقل صلة أو لا تكون ذات صلة على الإطلاق. وفي مرافق أخرى، مثل المرافق الأكاديمية المحلية، يتحمل كل مستخدم النهائي مسؤولية إعداد عينات وشبكات خاصة به، وإجراء المجهر، وإدارة البيانات الأولية وتجهيزها ونشر النتائج. ولا توجد حاجة صارمة لتتبع البيانات الوصفية من جانب مرفق من هذا القبيل لأن هذا الدور يؤديه المستخدم النهائي أو المحقق الرئيسي.

في منشأة cryoEM لدينا ، يتم مركزية التعامل مع وتحسين العينات والشبكات وبروتوكولات جمع البيانات ومعالجتها ، والنتائج (الخرائط والنماذج) عبر العديد من المشاريع على مجموعة صغيرة من الممارسين. وهذا يطرح تحديات في إدارة البيانات التجريبية (الفوقية). يجب التقاط النسب التجريبي للهياكل ، من النموذج الذري على طول الطريق إلى الهوية الدقيقة للبروتينات والليجاند ، عبر معلمات إعداد الشبكة وبروتوكولات جمع البيانات ، بدقة والحفاظ عليها. ويجب إتاحة هذه البيانات الوصفية لعدد من المشغلين البشريين. فعلى سبيل المثال، قد يحتاج الشخص الذي يقوم بمعالجة الصور إلى معرفة أي بناء للبروتين قد استخدم وما هي معلمات التصوير، على الرغم من أنه لم ينقي البروتين ولم يجمع بيانات cryoEM بنفسه؛ تحتاج أنظمة المعلوماتية مثل برامج إدارة البيانات الآلية إلى تحديد المشروع الذي يقوم المجهر حاليا بجمع البيانات من أجل تعيين أسماء الدلائل بشكل صحيح ومنهجي.

تتوفر العديد من أنظمة إدارة المعلومات لدعم مرافق cryoEM. ولعل أكثرها اكتمالا هو EMEN25، الذي يجمع بين ميزات دفتر مختبر إلكتروني ، ونظام إدارة المعلومات ، وبعض عناصر أداة إدارة العمليات التجارية. تستخدم في العديد من السنكروترونات، ISPyB6،بنيت أصلا لدعم خطوط الأشعة السينية للبلورات، والآن يدعم أيضا جمع البيانات cryoEM. Scipion7 هو غلاف غني وقوي حول حزم معالجة الصور ، والذي يسمح للمستخدمين بتسجيل سير عمل معالجة الصور ومشاركتها ، على سبيل المثال عبر المستودع العام EMPIAR8،9، ويتم دمجه أيضا مع ISPyB لتمكين معالجة بيانات cryoEM على الطاير.

هنا نحن نصف gP2S (ل Genentech Protein to Structure) ، وهو نظام حديث وخفيف الوزن لإدارة المعلومات cryoEM تم بناؤه لدعم سير العمل من البروتين النقي والجزيئات الصغيرة إلى النموذج الذري النهائي.

نظرة عامة على gP2S
gP2S هو نظام إدارة معلومات cryoEM سهل الاستخدام على شبكة الإنترنت يسهل حفظ السجلات بدقة لمختبرات cryoEM والمرافق متعددة المستخدمين والمشاريع المتعددة. يتم تتبع الكيانات التالية وعلاقاتها والبيانات الوصفية المرتبطة بها: المشاريع والمعدات والمواد الاستهلاكية والبروتوكولات والعينات والشبكات وجلسات الفحص المجهري وجلسات معالجة الصور والخرائط والنماذج الذرية. يمكن للمستخدمين أيضا إضافة تعليقات النص الحر، بما في ذلك مرفقات الملفات اختياريا، مما يسمح بالتعليقات التوضيحية الغنية لأي كيان مسجل في gP2S. وقد تم تصميم الواجهة الأمامية لتسهيل الاستخدام مع أجهزة تعمل باللمس واختبارها على نطاق واسع على 12.9 “باد الايجابيات, مما يجعل من الممكن استخدام gP2S في مقاعد البدلاء مختبر أثناء إعداد العينات والشبكات (الشكل 1), وكذلك في الكمبيوتر عند تشغيل المجهر, معالجة الصور أو إيداع نماذج. تهدف كل صفحة في الواجهة الأمامية إلى تقليل إدخال البيانات اليدوية عن طريق إعداد المعلمات مسبقا إلى قيم افتراضية معقولة عندما يكون ذلك ممكنا.

الخلفية من gP2S ميزات عدد من REST API (REpresentational الدولة نقل واجهة برمجة التطبيقات) نقاط النهاية، مما يجعل من الممكن لدمج gP2S في سير العمل والبرامج النصية القائمة. تم تصميم نموذج البيانات للسماح بالتقاط دقيق للبقع السلبية وسير عمل cryoEM ، بما في ذلك التفريع ، على سبيل المثال مع عينة واحدة تستخدم على عدة شبكات ، أو دمج البيانات من عدة جلسات مجهرية في جلسة معالجة بيانات واحدة ، أو جلسة معالجة بيانات واحدة تسفر عن عدة خرائط.

بنية النظام
gP2S هو تطبيق كلاسيكي من ثلاث طبقات (الشكل 2). في هذه العمارة وحدات، يتم تقسيم النظام إلى ثلاث طبقات منفصلة، كل مسؤولة عن أداء واجبات متميزة، وكل قابلة للاستبدال أو قابل للتعديل بشكل مستقل عن الآخرين. (1) توفر طبقة العرض التقديمي (أو الواجهة الأمامية) وصول المستخدم عبر متصفح الويب (تم اختباره على نطاق واسع باستخدام Chrome و Safari) ، وتسمح بإنشاء وتعديل عناصر سير العمل (بما في ذلك التحقق من صحة البيانات) ، وتعرض البيانات التجريبية ككيانات فردية وقوائم قائمة على المشروع وتقارير سير العمل الكاملة. (2) طبقة الخدمة (أو الخلفية) بمثابة طبقة وسيطة بين واجهة المستخدم ونظام التخزين — أنه يحمل منطق الأعمال الأساسية ، ويعرض API الخدمة المستخدمة من قبل الواجهة الأمامية ، ويتكامل مع تخزين البيانات وLDAP (خفيفة الوزن دليل بروتوكول الوصول) نظام لمصادقة المستخدم ، ويوفر أساسا للتكامل إضافية مع النظم الخارجية. (3) طبقة الثبات (الوصول إلى البيانات) هي المسؤولة عن تخزين البيانات التجريبية وتعليقات المستخدمين ومرفقات الملفات.

التكنولوجيات والأطر الرئيسية
10- ولتيسير تطوير وبناء وصيانة تطبيق نظام gP2S، استخدمت عدة تكنولوجيات وأطر في المشروع. أهمها: Vue.js 2.4.210 للواجهة الأمامية و SpringBoot 1.311 مع خادم Tomcat 8 المضمن للواجهة الخلفية. يستخدم التطبيق الخلية 5.7 و MongoDB 4.0.6 قواعد البيانات للتخزين و LDAP12 للمصادقة. بشكل افتراضي، يتم شحن كافة أجزاء المكون هذه ونشرها كطبيق واحد.

في المجموع يستخدم التطبيق مئات المكتبات المختلفة إما بشكل مباشر أو غير مباشر. أبرزها مدرج في الجدول 1.

نموذج البيانات
يمكن تمييز ثلاثة أنواع من الكيانات في نموذج بيانات gP2S(الشكل 3):كيانات سير العمل المتعلقة بالبيانات التي تم جمعها أثناء التجارب (على سبيل المثال، العينات أو جلسات الفحص المجهري)؛ المعدات وكيانات البروتوكول التي تصف البيانات الشائعة في جميع المشاريع (مثل المجاهر أو بروتوكولات التزجيج)؛ الكيانات الأخرى التي تلعب أدوارا داعمة أو فنية في النظام (مثل التعليقات أو القيم الافتراضية).

جذر شجرة بيانات سير العمل هو كيان المشروع. كل مشروع يتكون من عدد من البروتينات و / أو Ligands التي هي لبنات البناء لإنشاء نماذج الكيانات. يمكن استخدام كل عينة لإنشاء شبكات متعددة والتي بدورها تستخدم في جلسات المجهر (شبكة واحدة لكل جلسة المجهر). يتم تعيين هذا الأخير إلى جلسات المعالجة التي يمكن أن تسفر عن واحد أو أكثر من الخرائط. آخر كيان في الشجرة هو النموذج الذري، الذي تم إنشاؤه باستخدام خريطة واحدة أو العديد من الخرائط. ونتيجة لذلك، فإن كل كيان مرتبط بسير العمل، من البروتين إلى النموذج، ملزم دائما بمشروع معين عبر أسلافه. هذا التصميم يخلق تجميع البيانات التي هي سهلة لمعالجة إما عن طريق وحدة الواجهة الأمامية أو من قبل أنظمة خارجية باستخدام API.

بالإضافة إلى بيانات سير العمل، هناك كيانات تصف المعدات المستخدمة في التجارب أو البروتوكولات التي تم اتباعها أثناء إعداد الشبكات. تعريف هذه الكيانات هو شرط أساسي لإنشاء كيانات سير العمل التجريبية مثل الشبكات، المجهر وجلسات المعالجة.

يستخدم آخر نوع من كيان البيانات، المسمى بشكل جماعي باسم “آخر”، لأغراض فنية (مثل مرفقات الملفات أو القيم الافتراضية). تتضمن هذه الفئة كيانات التعليق التي يمكن ربطها بأي كيان سير عمل أو معدات/بروتوكولات.

توفر البرامج
النسخة مفتوحة المصدر من gP2S متاحة بموجب إصدار ترخيص أباتشي 2.026، من https://github.com/arohou/gP2S. صورة Docker لتشغيل gP2S متوفرة من https://hub.docker.com/r/arohou/gp2s. فرع مغلق المصدر من gP2S قيد التطوير المستمر في روش وجينينتيك.

تشغيل تطبيق gP2S
هناك طريقتان لتشغيل gP2S: كحاوية docker أو كتطبيق Java مستقل. يعتمد الخيار الأمثل على بيئة النشر الهدف. على سبيل المثال، إذا كان المطلوب القدرة على تخصيص أو تحسين التعليمات البرمجية لتتناسب مع احتياجات محددة من المستخدمين، يجب إعادة بناء التطبيق بأكمله أولا. في هذه الحالة، قد يوصى بتشغيل gP2S كتطبيق مستقل.

حاوية دوكر
أسهل طريقة لبدء العمل مع تطبيق gP2S هو تشغيله كخدمة Docker. ولهذا الغرض، تم إعداد صورة دوكر مخصصة ونشرها في مستودع Docker Hub (“https://hub.docker.com/r/arohou/gp2s”). تشغيل الصورة gP2S يعتمد على الوصول إلى قواعد بيانات الخلية و MongoDB ، و إلى خادم LDAP. بالنسبة للبيئة غير الإنتاج، فمن المستحسن لتشغيل كافة هذه التبعيات ك تطبيقات Docker متعددة الحاويات مع تطبيق gP2S. لجعل هذا سلسا، تم إعداد ملف docker-compose (https://github.com/arohou/gP2S/blob/master/docker-compose.yml) يتضمن جميع التكوينات اللازمة للبيئة النهائية وتوفيرها في مستودع gP2S GitHub (https://github.com/arohou/gP2S). الصور docker التالية هي التبعيات: الخلية27، mongodb28، apacheds29.

في التكوين الافتراضي، سيتم حذف كافة البيانات المخزنة، كل من الكيانات ومرفقات الملفات عند إزالة حاويات docker. من أجل الحفاظ على البيانات ، يجب استخدام وحدات تخزين docker ، أو يجب توصيل تطبيق gP2S بمثيلات قاعدة بيانات مخصصة (MySQL و MongoDB). حاوية خادم ApacheDS LDAP يأتي مع مستخدم مسؤول تم تكوينه مسبقا (كلمة المرور: secret). يجب استخدام بيانات الاعتماد هذه لتسجيل الدخول إلى تطبيق gP2S عند تشغيله كخدمة Docker. بالنسبة لبيئات الإنتاج، يمكن استخدام نفس ملف إنشاء docker لنشر gP2S (والحاويات الأخرى إذا لزم الأمر) كخدمات لمنصة تنسيق حاويات Docker Swarm.

يتم وصف العملية الكاملة لتشغيل gP2S كحاوية Docker ، بما في ذلك جميع التفاصيل المتعلقة بالتكوين المناسب في مستودع gP2S GitHub وتغطي الموضوعات التالية:

• تشغيل تطبيق gP2S dockerized مع جميع التبعيات.
• الوصول إلى تطبيق gP2S وقاعدة البيانات وLDAP.
• تحديث خدمة gP2S مع إصدار جديد.
• إزالة تطبيق gP2S.
• تكوين استمرار البيانات.
• توصيل تطبيق gP2S dockerized بقواعد بيانات مخصصة أو خادم LDAP.
• تفاصيل التكوين

تطبيق جافا مستقل
خيار آخر لتشغيل تطبيق gP2S هو بناء حزمة جافا مكتفية ذاتيا. يجب أن يتم اتباع هذا النهج إذا كان تشغيل حاويات Docker غير ممكن. بناء تطبيق gP2S يتطلب تثبيت جافا التنمية كيت الإصدار 8 أو أعلى. تتم إدارة عملية البناء بأكملها بواسطة أداة Maven ، والتي يتم توفيرها في قاعدة التعليمات البرمجية في مستودع GitHub. تكوين البنية هو على استعداد لبناء الجزء الأمامي أولا، ثم نسخه إلى مصادر الخلفية، ومن ثم بناء عليه كطبيق نهائي. بهذه الطريقة، ليست هناك حاجة لتثبيت أي أدوات أو مكتبات أخرى من أجل إعداد حزمة gP2S تعمل بشكل كامل. بشكل افتراضي، نتيجة البناء حزمة JAR (المخزنة محليا) وصورة Docker (دفع إلى المستودع المكون في ملف .xml مافن بوم). من المهم أن نتذكر أن المعلومات المطلوبة للاتصال بالأنظمة الخارجية (قواعد البيانات وخادم LDAP) يجب توفيرها في ملف تكوين مناسب قبل بناء الحزمة.

بمجرد إنشاء حزمة GP2S JAR، فإنه يحتوي على كافة التبعيات ومعلومات التكوين اللازمة لتشغيل التطبيق، بما في ذلك خادم تطبيق Tomcat الذي يستضيف النظام. إذا تم إنشاء الحزمة مع ملفات تكوين متعددة يمكن تشغيلها في أوضاع مختلفة دون إعادة إنشاء.

يتضمن مستودع gP2S GitHub وصفا كاملا لعملية بناء وتشغيل gP2S كتطبيق مستقل ويغطي الموضوعات التالية:

• بناء gP2S باستخدام أداة مافن
• بناء وتشغيل مع قواعد البيانات المضمنة
• بناء وتشغيل مع التبعيات المنتشرة كما حاويات دوكر
• بناء وتشغيل مع قواعد بيانات مخصصة
• تكوين المصادقة

Protocol

1. إعداد gP2S للعمل تسجيل الدخول إلى gP2S. عند تسجيل الدخول بنجاح، يتم عرض الشاشة الرئيسية.ملاحظة: في الزاوية اليمنى العليا، يظهر اسم المستخدم – انقر فوق هذا لتسجيل الخروج. يتكون شريط التنقل الأيسر من محدد مشروع (أعلى) ومجموعة من عناصر التنقل تسرد أنواع الكيانات التجريبية التي تحدد سير عمل cryoEM (عينات وشبكات وجلسات المجهر وجلسات المعالجة والخرائط والنماذج) ورابط إلى قسم الإعدادات للتطبيق. قبل أن يتم تسجيل أية تجارب، قم بملء قسم الإعدادات بمعلومات حول المشاريع والمعدات والمواد الاستهلاكية والبرامج والبروتوكولات المستخدمة في مرفق cryoEM. يمكن تحديث الإعدادات في أي وقت بإضافة أدوات ومشاريع جديدة وتحرير الإدخالات الموجودة؛ ومع ذلك، تماما مثل كافة الكيانات في gP2S، لا يمكن حذف الكيانات إعدادات بمجرد إنشائها. 2. تكوين مشروع واحد على الأقل انتقل إلى إعدادات > المشاريع. انقر على إنشاء مشروع جديد. اكتب في تسمية مشروع. انقر فوق حفظ. 3. تكوين جهاز معالجة سطح واحد على الأقل. ملاحظة: تستخدم آلات المعالجة السطحية لتعديل الخصائص السطحية لشبكات EM – وهي الأكثر شيوعا هي أجهزة تفريغ التوهج أو منظفات البلازما. من قسم المعدات، اختر آلة معالجة السطح. انقر فوق إنشاء جهاز جديد. أدخل تسمية، والتي سوف تعمل على تحديد الجهاز في وقت لاحق. توفير الشركة المصنعة والطراز والموقع. انقر فوق حفظ. 4. تسجيل نوع شبكة واحد على الأقل. ملاحظة: تهدف أنواع الشبكة إلى تحديد نماذج الشبكات (على سبيل المثال، “فيلم كربوني 2-μm holey على شبكات نحاسية 300 شبكة”)، وليس دفعات محددة أو الكثير من الشبكات من المقطع المستهلكات حدد نوع الشبكة. انقر على إنشاء نوع شبكة جديدة. أدخل تسمية نوع الشبكة والشركة المصنعة والوصف. انقر فوق حفظ. 5. تسجيل واحد على الأقل آلة التزجيج من قسم المعدات، حدد آلة التزجيج. انقر على إنشاء آلة جديدة. توفير الشركة المصنعة والطراز والموقع. انقر فوق حفظ. 6. سجل ورقة واحدة على الأقل من ورق النشاف من قسم المواد الاستهلاكية حدد ورق النشاف. انقر على إنشاء ورقة النشاف جديدة. اكتب في تسمية ورقة النشاف، والشركة المصنعة والطراز. انقر فوق حفظ. 7. تسجيل جهاز تخزين Cryo واحد على الأقل من قسم المعدات، حدد جهاز تخزين Cryo. انقر على إنشاء جهاز تخزين جديد. أدخل الشركة المصنعة للجهاز وا الطراز والموقع. تعيين تبديل تبديل لتحديد ما إذا كان جهاز التخزين المضافة ميزات cylinders و/أو أنابيب و/أو مربعات.ملاحظة: إذا كان الأمر كذلك، سيسمح gP2S للمستخدمين بتحديد معرفات الأسطوانات و/أو الأنبوب و/أو المربع ذات الصلة لاحقا عند تسجيل المستخدمين لمواقع التخزين الخاصة بالشبكات الفردية. مع القطع المذكورة أعلاه من المعدات والمواد الاستهلاكية التي أنشئت، فمن الممكن لخلق ثلاثة أنواع من البروتوكولات – المعالجة السطحية، وصمة عار سلبية وتزجيج. 8. تسجيل بروتوكول معالجة سطحية واحد على الأقل من قسم البروتوكولات، حدد معالجة السطح. انقر على إنشاء بروتوكول جديد. أدخل تسمية لتعريف البروتوكول. حدد أحد أجهزة المعالجة السطحية. حدد الإعدادات المستخدمة خلال هذا البروتوكول: المدة الحالية والقطبية للتسريح والضغط وكذلك أي إضافات في الغلاف الجوي. انقر فوق حفظ. 9. إنشاء بروتوكول واحد على الأقل وصمة عار سلبية من قسم البروتوكولات، حدد السلبية وصمة عار. انقر على إنشاء بروتوكول جديد. أدخل تسمية بروتوكول. وصف وصمة عار من خلال إعطاء القيم لاسمه، وHH، وتركيز الملح المعدني الثقيل. حدد وقت حضانة البقعة قبل النشاف. أدخل وصف النص الحر للبروتوكول. انقر فوق حفظ. 10. تسجيل بروتوكول واحد على الأقل لتجميد الشبكة من قسم البروتوكولات، حدد التزجيج. انقر على إنشاء بروتوكول جديد. أدخل تسمية بروتوكول. اختر آلة التزجيج ذات الصلة من القائمة المنسدلة. اختر ورقة النشاف المستخدمة في هذا البروتوكول. ثم، وتوفير المعلومات التجريبية المتبقية: الرطوبة النسبية، ودرجة الحرارة، وقوة لطخة، وعدد من البقع، والوقت لطخة، وقت الانتظار، واستنزاف الوقت، وعدد من التطبيقات عينة. أدخل وصفا للنص الحر. انقر فوق حفظ.ملاحظة: بعد تكوين البروتوكولات، فمن الممكن إنشاء كل من cryo و شبكات سالبة وصمة عار. لاستخدام gP2S لتسجيل الخطوات التالية في سير العمل، بدءا من جلسات المجهر، فمن الضروري تكوين المجهر، كاشف الإلكترونات وحامل عينة. 11. تسجيل مجهر واحد على الأقل من قسم المعدات، حدد المجهر. انقر فوق إنشاء مجهر جديد. اكتب في ملصق المجهر. توفير الشركة المصنعة والطراز والموقع. حدد أي جهد تسارع يتم تكوينه وقابل للاستخدام على هذا المجهر، من القائمة المحددة مسبقا من 80 و 120 و 200 و 300 كيلو فولت. حدد قائمة المكثفات (“C2”) وفتحات الهدف المثبتة. ملاحظة: لكل نوع، يمكن تكوين فتحات فتحات تصل إلى 4 فتحات، واحدة منها تم تعيينها على أنها الفتحة الافتراضية لهذا المجهر. في حالة الفتحات الموضوعية، يرجى الإشارة إلى أن واحدة أو أكثر من الفتحات يتم تناولها بواسطة لوحة مرحلة، وفي هذه الحالة يتم تعطيل معلمة القطر. حدد ما إذا كان هذا المجهر مجهزا محملا تلقائيا أم أنه يتطلب حامل إدخال جانبي. حدد ما إذا كان المجهر مزودا بمرشح طاقة. توفير القيم الافتراضية لاستخراج الجهد، وإعداد عدسة بندقية، وحجم بقعة، وعرض شق مرشح الطاقة (إذا كان ذلك مناسبا). سيتم استخدام القيم المتوفرة عند إنشاء المستخدمين جلسات المجهر. 12. تسجيل جهاز كشف إلكتروني واحد على الأقل من قسم المعدات، حدد كاشف الإلكترونات. انقر على إنشاء كاشف الإلكترونات الجديدة. أدخل تسمية والشركة المصنعة والطراز. حدد من القائمة المنسدلة المجهر الذي يتم تركيب هذا الكاشف. أضف تكبيرا واحدا على الأقل تم معايرةه لهذه التركيبة من أجهزة الكشف عن المجهر: ضمن التكبير، حدد إضافة جديد. توفير قيم التكبير الاسمية والمعايرة. كرر هذه الخطوات لكافة إعدادات التكبير المتوقعة. ستكون إعدادات التكبير هذه متاحة لاحقا في محدد منسدل للمستخدمين الذين يسجلون جلسات المجهر. استخدم مربعات الاختيار لتحديد ما إذا كان الكاشف قادرا على عد الإلكترونات، وتجزئ الجرعة، والدقة الفائقة. وأخيرا، توفير مواصفات إضافية للكاشف: عامل العد لكل الإلكترونات (متوسط عدد التهم المسجلة حسب إلكترون الحادث)، والبعد الخطي لكل بكسل (في ميكرومتر)، وأعداد الصفوف والأعمدة من بكسل. انقر فوق حفظ 13- إذا كان هناك مجاهر واحدة أو أكثر تتطلب إدخال عينات جانبية، سجل أصحاب العينات المتوفرة في gP2S. من قسم المعدات، حدد حامل العينة. انقر على إنشاء حامل جديد. أدخل تسمية والشركة المصنعة والطراز والموقع. حدد الحد الأقصى للإمالة (بالدرجات) لحامل العينة. استخدم مربعات الاختيار لتحديد ما إذا كانت قادرة على عقد شبكات EM المبردة، وما إذا كانت قادرة على إمالة المحور المزدوج. من القائمة المنسدلة، حدد جميع المجاهر التي يمكن استخدام حاملها.ملاحظة: سيضمن ذلك أن يتم سرد أصحاب الصلة فقط عند تسجيل المستخدمين جلسات المجهر باستخدام المجاهر الجانبية. انقر فوق حفظ. 14. حدد النمط الذي سيتبعه gP2S في تعيين اسم الدليل المقترن بكل جلسة عمل ميكروكوب. ملاحظة: يمكن أن يكون من المفيد جدا أن يكون gP2S تلقائيا إنشاء اسم دليل لتخزين بيانات الصور المسجلة أثناء جلسة عمل المجهر. وهذا يضمن التسمية المنهجية الغنية بالمعلومات لدلائل التخزين. حدد النمط الذي سيتبعه gP2S في إعداد اسم الدليل المقترن بكل جلسة عمل المجهر. من قسم المسؤول، حدد إعدادات. تحرير سلسلة نقش اسم الدليل.ملاحظة: قد تحتوي هذه السلسلة على المتغيرات التالية: تسمية المشروع معرف الشبكة تسمية الشبكة تسمية جلسة المجهر معرف جلسة Microscopy ، تاريخ بدء جلسة عمل المجهر ، وقت بدء جلسة المجهر وتسمية Microscope محددة بواسطة ${}. بخلاف هذه المتغيرات، قد تحتوي على أنماط اسم الدليل معظم الأحرف. نمط اسم الدليل الافتراضي، على سبيل المثال، هو ${GridLabel}_${MicroscopyStartDate}_${ProjectLabel}_${MicroscopeLabel}_grid_${GridID}_session_${MicroscopySessionID}. الآن، يتم تكوين إعدادات كافية لتمكين تسجيل الكيانات التجريبية حتى جلسات المجهر بما في ذلك. 15. تسجيل برامج معالجة الصور المتاحة للمستخدمين. ملاحظة: هذا سيمكن تسجيل جلسات المعالجة وأنواع الكيانات اللاحقة (الخرائط والنماذج). حدد معالجة الصور. انقر على إنشاء برنامج معالجة صور جديد. اكتب اسم البرنامج سرد كافة الإصدارات المتوفرة للمستخدمين: ضمن إصدار(إصدارات) البرامج، حدد إضافة جديد. أدخل إصدار البرنامج.ملاحظة: هذا سيمكن المستخدمين من تحديد بالضبط أي إصدار من البرامج التي استخدموها للوصول إلى نتائجهم عند تسجيل جلسات معالجة الصور. هذا يكمل التكوين اللازم من gP2S. وينبغي أن يكون المستخدمون الآن قادرين على التقاط البيانات الوصفية الرئيسية بدقة واصفا تجاربهم بالمنظار الإلكتروني، على النحو المبين في القسم التالي.

Representative Results

التصميم العام ونمط التنقلتطبيق gP2S موجه نحو المشروع، بحيث يمكن إنشاء كيان فقط في سياق مشروع. يتم تحديد المشروع ذي الصلة أولا من القائمة المنسدلة الموجودة بالقرب من الزاوية اليسرى العليا من التطبيق. للراحة، قائمة المشاريع قابلة للتصفية ويتم فرزها مع المشاريع المستخدمة مؤخرا المعروضة في الجزء العلوي. عند تحديد مشروع، يتم عرض عدد الكيانات من كل نوع المقترنة بهذا المشروع في مقطع سير العمل في شريط التنقل الأيسر. يمكن للمستخدم بعد ذلك النقر على أي من أنواع كيانات سير العمل (مثل جلسات المجهر) لعرض قائمة بتلك الكيانات ضمن المشروع المحدد(الشكل 4). تتكون هذه القائمة، لكل كيان، من تسمية وتاريخ ووقت الإنشاء واسم المستخدم الذي أنشأه، وإشارة إلى ما إذا كانت قد تم إجراء أي تعليقات حول هذا الكيان، وما يصل إلى ستة حقول بيانات تعريف رئيسية (على سبيل المثال، لكل جلسة تصوير مجهري: الشبكة، وعدد الصور، وأوقات البدء والانتهاء، وما تم استخدام المجهر والكاشف). يؤدي تحديد أحد الكيانات المدرجة إلى فتح صفحة تفاصيل تسرد كافة المعلومات المتوفرة لهذا العنصر، بما في ذلك قائمة تلخيصية لكافة الكيانات الأصلية (على سبيل المثال، بالنسبة لجلسة المجهر، يتم سرد الشبكة والعينة الأصليتين). وهذا يسمح للملاحة سريعة جدا من خلال “النسب” من كيان، على سبيل المثال تمكين الملاحة بنقرة واحدة من نموذج الذرية إلى تفاصيل العينة (الشكل 5). بالإضافة إلى ذلك، يمكن التعليق على أي كيان في gP2S، من خلال تحديد “تعليقات” في الجزء العلوي الأيمن من صفحة التفاصيل الخاصة به، وإدخال تعليق نص حر، وإرفاق ملف واحد أو أكثر بشكل اختياري. إعداد العينةفي الخطوة الأولى من سير العمل وصف نموذج. للقيام بذلك، حدد أولا مكونا واحدا على الأقل: البروتين أو الليغاند. إضافة بروتين جديد يتطلب فقط تسمية البروتين، ولكن للمساعدة في وصف أفضل للبروتين إضافة معرف PUR (لمعرف تنقية). يقبل هذا الحقل أي نص ويمكن أن يحتوي على سبيل المثال على رقم مجموعة/دفعة أو يكون بمثابة مكان لتسمية الباركود. إذا تم تخصيص gP2S للتكامل مع نظام تسجيل البروتين (انظر المناقشة)، يمكن التحقق من صحة معرف PUR تلقائيا واستخدامه لاسترداد وعرض معلومات مفصلة حول هذا الكثير من البروتين. بالنسبة ل Ligands ، فإن التسمية وتركيز المخزون هي معلومات إلزامية. جميع الحقول الأخرى اختيارية، وتشمل: المفهوم (الباركود أو الاسم الشائع أو معرف الليجاند الآخر) ومعرف الدفعة/اللوت. مرة أخرى ، إذا تم تكوين gP2S للتكامل مع نظام تسجيل ليغاند ، يمكن استخدام مفهوم ومعرفات الكثير لجلب وعرض البيانات المخزنة خارجيا تصف ligand (على سبيل المثال هيكلها الكيميائي ، ونتائج الفحص). يتم تعريف عينة من قبل أي مزيج من البروتينات و Ligands وتركيزاتها النهائية. بشكل اختياري، حدد تفاصيل تجريبية أخرى للعينة مثل وقت الحضانة ودرجة الحرارة، والمخزن المؤقت ووصف بروتوكول النص الحر. إعداد الشبكةعندما يكون النموذج جاهزا، انتقل إلى الشبكات. في القائمة، ضمن تسمية كل شبكة ابحث عن علامة أو علامتين ملونتين تشيران إلى نوع الشبكة (cryo أو stain) وما إذا كانت هذه الشبكة متاحة للاستخدام. لإنشاء شبكة جديدة، حدد إنشاء شبكة جديدة. اكتب في تسمية، وحدد نوع الشبكة وبروتوكول معالجة السطح (مثل تفريغ التوهج) المستخدم. ثم، قم بالإشارة إلى ما إذا كان إعداد شبكة تلطيخ التبريد أو السلبية، وحدد أحد بروتوكولات الإعداد التي تم تكوينها مسبقا من القائمة المنسدلة، والتي يتم ملؤها ببروتوكولات البقع السلبية أو بروتوكولات التزجيج، اعتمادا على نوع إعداد الشبكة المحدد سابقا. بعد ذلك، حدد نموذج المناسبة من القائمة المنسدلة واستخدام تبديل تبديل للإشارة إلى ما إذا كانت العينة لا تزال متوفرة (الموضحة بمزيد من التفصيل أدناه). إذا اخترت تخفيف أو تركيز العينة المحددة، فذكر ذلك باستخدام تبديل “المخفف/المركز؟” وحدد عامل التخفيف أو التركيز ذي الصلة. حدد مستوى الصوت المطبق على الشبكة (في ميكرولتر) ويمكن اختياريا أيضا تسجيل وقت الحضانة. وأخيرا، حدد موقع تخزين الشبكة. بالنسبة لشبكات البقع السالبة، سجل ملصق/رقم صندوق التخزين وموقع الشبكة داخل المربع. بالنسبة لشبكات التبريد، حدد أولا جهاز تخزين من القائمة ثم قم بتوفير معلومات للحقول المتوفرة والمناسبة (أسطوانة، أنبوب، و/أو مربع، اعتمادا على خصائص جهاز تخزين Cryo المعرفة مسبقا في الإعدادات). أجزاء سير العمل التي تم وصفها أعلاه، عينات وشبكات، هي جزء من نظام إدارة المخزون. هذه الميزة بتتبع ما إذا كانت المكونات لا تزال متوفرة للاستخدام. بروتين أو ليغاند يمكن أن تكون غير متوفرة من مستوى العينة. عند إنشاء نموذج، تحديد “الإفلات الأخير” لأي من مكونات هذا النموذج علامات تلك المكونات غير متوفرة للاستخدام في المستقبل: أنها لن تكون متوفرة في القائمة المنسدلة عند إنشاء نموذج، وأنها لن تكون علامة “متوفر” في طريقة العرض القائمة. يمكن وضع علامة على نموذج محدد على أنه غير متوفر باستخدام أحد مفتاحي التبديل – “متوفر لصنع الشبكة؟” (تحت عينات) أو “عينة متاحة لمزيد من الاستخدام؟” (تحت الشبكات). لإدارة توفر الشبكة، استخدم تبديل “الشبكة التي تم إرجاعها إلى التخزين؟” (ضمن جلسات الفحص المجهري). بشكل افتراضي، يتم تعيين هذه القيمة إلى “نعم” لكافة شبكات وصمة عار سالبة وإلى “لا” لشبكات cryoEM. جمع البياناتبمجرد تسجيل الشبكات، قم بتسجيل تجارب جمع البيانات عن طريق إنشاء جلسات المجهر في gP2S. جلسة المجهر هو الكيان التجريبي الأكثر تعقيدا تتبع التطبيق ويتم تنظيمه في أربعة أقسام: المعلومات الأساسية، إعدادات المجهر، إعدادات التعرض والتحكم في المجهر. يحتوي القسم الأول على معلومات أساسية: ملصق جلسة المجهر، وتواريخ وأوقات البدء والانتهاء، وما تم تصوير Grid، والذي تم استخدامه Microscope و Detector و Sample Holder (إن وجد)، وعدد الصور التي تم جمعها. عند إنشاء جلسة عمل ميكروسكوبي جديدة، يقوم النظام تلقائيا بتعبئة تاريخ ووقت البدء. تاريخ ووقت الانتهاء اختياريان. وذلك لأنه قد يتم تسجيل جلسة عمل في النظام أثناء استمرار التجربة وبالتالي لن يكون وقت انتهائه معروفا بدقة. إذا لم يكن تاريخ ووقت الانتهاء معروفين، اكتبه يدويا أو استخدم الزر “الآن” لإدخال التاريخ والوقت الحاليين. طريقة أخرى هي الاستفادة من حقيقة أن gP2S لا يسمح بأكثر من جلسات المجهر غير المكتملة على أي مجهر معين. بدء جلسة المجهر جديدة على المجهر نفسه علامات تلقائيا أي جلسة بدأت سابقا كما انتهت. في الخطوة التالية، اختر الشبكة. سيكون القائمة المنسدلة كافة الشبكات المتوفرة في المشروع الحالي. بعد اختيار الشبكة، سيتم رؤية بعض المعلومات الأساسية الخاصة بها: من قام بإنشائها ومتى، وما هي العينة التي تم تطبيقها عليها. اعتمادا على نوع الشبكة المحددة، سيتم وضع علامة على جلسة الفحص المجهري على أنها “وصمة عار” أو “cryo” على طريقة عرض القائمة. بشكل افتراضي، المجهر المستخدمة مؤخرا في المشروع الحالي هو محدد مسبقا. إذا كان المجهر معين يحتوي على آلية إدراج عينة تعريف كمزيل تلقائي، هذه هي المعلومات المعروضة ك حامل نموذج. ومع ذلك، إذا كان المجهر المحدد يتطلب استخدام حاملي الدخول الجانبي، حدد حامل الحامل المستخدم من قائمة أصحاب العينات الذين تم تكوينهم للعمل مع هذا المجهر (إذا كانت الشبكة المحددة هي شبكة التبريد، يتم سرد أصحاب فقط القادرين على التبريد). القسم الثاني من نموذج جلسة المجهر يحتوي على معلومات حول إعدادات المجهر مثل استخراج وتسارع الفولتية، عدسة بندقية، قطر فتحة C2، الفتحة الهدف وعرض فتحة فلتر الطاقة. أثناء الاستخدام الروتيني، نادرا ما يتم تغيير هذه الإعدادات لأن المستخدمين عادة لا يجب أن ينحرفوا عن القيم الافتراضية. يحتوي القسم الثالث من جلسة الفحص المجهري على معلومات حول إعدادات التعرض. في هذا القسم يتم تسجيل البيانات الوصفية التالية: التكبير (حجم البكسل) وحجم البقعة وقطر المنطقة المضيئة ومدة التعرض وما إذا كانت تستخدم nanoprobe ووضع العد وتجزئة الجرعة والدقة الفائقة (يتم تمكين وضع العد وتجزئة الجرعة وإعدادات الدقة الفائقة فقط إذا كان الكاشف المحدد لديه هذه الميزات). وإذا استخدم تجزؤ الجرعة، يسجل أيضا عدد الإطارات ومعدل التعرض. للراحة، يتم حساب عدد من المعلمات الهامة تجريبيا على الطاير وعرضها داخل النموذج: حجم بكسل الصورة النهائية (Å)، ومعدل التعرض (الإلكترونات / Å2/ ثانية)، والتعرض الكلي (الإلكترونات / Å2)،ومدة الإطار (ق) والتعرض لكل إطار (الإلكترون / Å2). يمكن استخدام القسم الرابع والأخير من جلسة الفحص المجهري لتسجيل التركيز السفلي المستهدف الأدنى والحد الأقصى، وعدد التعرض لكل ثقب. في حين يمكن استخدام جلسات المجهر في gP2S لتسجيل أي نوع من أعمال المجهر ، إذا كان ذلك لأغراض الفحص أو جمع البيانات ، وجدنا أنه من الكافي والأكثر كفاءة أن نطلب من المستخدمين التركيز على تسجيل جلسات جمع البيانات ، وأن جلسات الفحص ، حيث يتم فحص الشبكة لفترة وجيزة فقط لمراقبة الجودة لا تحتاج بالضرورة إلى التسجيل كجلسات المجهر. معالجة الصوريتم تسجيل أعمال معالجة الصور في gP2S ككيانات جلسة المعالجة. ترتبط كل جلسة معالجة بجلسة ميكروسكوبية واحدة أو أكثر، والتي يجب تحديدها من القائمة المنسدلة. حدد حزم البرامج (البرامج والإصدارات) المستخدمة وعدد الصور الدقيقة وعدد الجسيمات التي تم انتقاؤها. بشكل اختياري، تسجيل اسم دليل المعالجة. ترسب الخريطةبمجرد الحصول على واحد أو أكثر من عمليات إعادة البناء ثلاثية الأبعاد ، يمكن إيداع الخرائط في gP2S. كل خريطة مقترنة بجلسة معالجة، وتتكون من ملف الخريطة الفعلي (عادة ملف منسق MRC، ولكن يسمح gP2S لأي نوع ملف) وبيانات تعريف المفتاح: حجم البكسل (Å)، ومستوى isocontour الموصى به للعرض السطحي، وما هو التماثل المطبق، وعدد الصور المستخدمة لإنشاء الخريطة، والدقة المقدرة في أفضل وأسوأ أجزاء ، فضلا عن متوسط القرار العالمي. قد تكون الخرائط مقترنة ببعضها البعض باستخدام الأنواع التالية من العلاقات: إصدارات تمت تصفيتها أو إخفاءها أو إعادة اختزالها أو تحسينها. عند تسجيل مثل هذا الاقتران، حدد نوع العلاقة (على سبيل المثال، “يتم تصفيتها نسخة من ” أو “تمت تصفيتها الإصدار”). نموذج ترسبوبمجرد الحصول على نموذج ذري، يمكن إيداعه في القسم النموذجي ل gP2S للمشروع ذي الصلة. ميزة النموذج في الإصدار الأول من gP2S هي العظام العارية: بخلاف ملف الطراز الفعلي (عادة ملف PDB أو mmCIF) ، مطلوب فقط الدقة (في Å) والخريطة (أو قائمة الخرائط) التي اشتق منها النموذج. بالإضافة إلى ذلك، من الممكن الإشارة إلى أن طراز هو إصدار مكرر من طراز المودعة مسبقا. ويجري تطوير ميزات إضافية، بما في ذلك التحقق من صحة النموذج، ويمكن إضافتها إلى الإصدار المفتوح المصدر من gP2S في المستقبل. التقاريرقد يكون من الضروري إنشاء مستندات موجزة لتوزيعها على المتعاونين، الذين قد لا يكون لديهم حق الوصول إلى gP2S، أو أن يتم أرشفتها على نظام ملفات. يوفر gP2S وظيفة تقرير لهذا الغرض، متوفرة عبر رمز طابعة في أعلى يمين كل صفحة عرض تفاصيل الكيان. يؤدي ذلك إلى إنشاء ملف PDF قابل للطباعة يتضمن جميع البيانات الوصفية التي تصف الكيان وكل كيان من كياناته السلف ، بما في ذلك جميع التعليقات. هذه الميزة هي قيمة خاصة بعد ترسب النموذج، لأن جميع البيانات والبيانات الوصفية تتبع نسب النموذج الذري النهائي على طول الطريق إلى بروتين معين وجزيء صغير ليغند الكثير عن طريق Microscopy Session (ق) وGrid (ق) سوف تكون متاحة في وثيقة واحدة. الشكل 1. gP2S تعمل على باد في مقاعد البدلاء مختبر التزجيج. تم تصميم واجهة المستخدم للعمل باستخدام شاشات تعمل باللمس، مما يسهل استخدام في المختبر وإدخال بيانات التعريف دقيقة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. الشكل 2: بنية نظام gP2S. يتبع gP2S مؤسسة كلاسيكية ثلاثية المستويات ويعتمد على ملقمي قاعدة بيانات لتخزين البيانات وخادم LDAP لمصادقة المستخدم. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. الشكل 3: نموذج بيانات gP2S. يتم تصوير الكيانات على أنها مستطيلات (برتقالي داكن لكيانات سير العمل ، برتقالي للمعدات والبروتوكولات ، أصفر لأنواع الكيانات الأخرى) ، وعلاقاتها (واحد إلى واحد ، واحد إلى كثير ، كثير إلى كثير) يشار إليها بخطوط مستمرة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. الشكل 4. عرض قائمة جلسة الفحص المجهري. في هذا الرأي، يتم سرد جميع جلسات المجهر المسجلة في إطار المشروع المحدد (“CARD9” في هذه الصورة). تميز العلامة الخضراء أو الأرجوانية بين درجة حرارة الغرفة (البقعة السلبية) وجلسات المجهر المبردة ، ويتم سرد بعض البيانات الوصفية الرئيسية التي تصف كل جلسة (على سبيل المثال المستخدم الذي سجلها ، في أقصى اليمين). النقر على اسم جلسة المجهر يفتح طريقة عرض مفصلة لتلك الدورة (يتم عرض مفصل لنموذج في الشكل 5). يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. الشكل 5. طريقة عرض تفاصيل الطراز. يعرض الجزء العلوي من الصفحة بيانات التعريف المتوفرة للطراز المحدد. يمكن إخفاء جزء التعليق على اليمين بالنقر على الصليب (أعلى اليمين) أو “التعليقات (1)” إلى يساره. أدناه، مجموعة من الرموز تمكن من إنشاء تقرير PDF (رمز الطابعة، راجع النص الرئيسي)، تحرير الإدخال (رمز قلم رصاص)، أو تكراره (رمز مستطيلات مزدوجة). يحتوي الجزء السفلي من الصفحة على قائمة بنية لكافة الكيانات التي ينحدر منها هذا الطراز، من العينات إلى الخرائط. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. اسم المكتبة أو إطار العمل نوع الإصدار أباتشي خادم LDAP 0.7.0 دوكر أداة التطوير ن/أ عنصر مكتبة 1.4.10 السبات مكتبة 5.0.12 جاوة لغة برمجة 1.8+ جافا سكريبت لغة برمجة EcmaScript 2017 JUnit مكتبة 4.12 كارما مكتبة 1.4.1 مخضرم أداة التطوير 3+ مونجودب خادم DB 4.0.6 قاعدة بيانات الخلية خادم DB 5.7 العقدة.js اطار 6.9.1 SASS (عقدة-ساس) مكتبة 4.5.3 سبرينغ بوت اطار 1.3 Swagger واجهة المستخدم مكتبة 2.6.1 قط خادم التطبيق 8.5.15 فيو.js اطار 2.4.2 فيو كلي أداة التطوير 2.6.12 الجدول 1 – الجداول المكتبات والأطر المستخدمة من قبل gP2S

Discussion

عندما تستخدم بشكل صحيح وثابت، يساعد gP2S على تحقيق حفظ السجلات السليم للبيانات الوصفية عالية الجودة من خلال فرض تسجيل البيانات الوصفية التجريبية الحرجة باستخدام نماذج البيانات المنظمة والمفردات المحددة، ولكن القيمة المضافة لذلك تتحقق بالكامل فقط عندما يتم تحقيق مستوى عال من الامتثال في المختبر. البروتوكول أعلاه لا يغطي كيفية تحقيق ذلك. وجدنا أن تقنية الإنفاذ الفعالة هي أن يرفض مشغلو المجهر جمع البيانات عن الشبكات غير المسجلة في gP2S. وقد أدى ذلك إلى الامتثال بسرعة كبيرة و أرسى الأساس لظهور مجموعة كبيرة من التفاصيل التجريبية التفصيلية والدقيقة وذاكرة الشركات على مدى الأشهر التالية. بعد بضعة أشهر من الاستخدام، أصبحت قيمة مجموعة البيانات الوصفية المخزنة في gP2S واضحة جدا لمعظم المستخدمين بحيث ظل الامتثال مرتفعا دون تدخل صريح.

ويتطلب الاستفادة الكاملة من هذه الذاكرة الجماعية أن تكون البيانات الوصفية المخزنة في نظام gP2S في متناول النظم الخارجية وأن ترتبط بسهولة بالبيانات التجريبية (الصور الدقيقة) والنتائج (الخرائط والنماذج). لا يصف البروتوكول أعلاه كيفية دمج gP2S مع المعلوماتية الأخرى وأنظمة معالجة البيانات. الأكثر مباشرة هي عمليات التكامل المحتملة عبر واجهة برمجة التطبيقات REST الخلفية ل gP2S ، والتي لا تتطلب أي تعديل ل gP2S. على سبيل المثال، يقوم كل كمبيوتر يتحكم في كاشفات جمع البيانات لدينا بتشغيل برنامج نصي يستفسر دوريا عن نقطة النهاية ل gP2S “getItemByMicroscope” تحت وحدة تحكم إدارة جلسة الفحص المجهري REST، للتحقق مما إذا كانت جلسة الفحص المجهري جارية على مجهرها. إذا كان الأمر كذلك، البرنامج النصي باسترداد من gP2S اسم دليل تخزين البيانات المناسبة (كما تم تكوينه في صفحة الإعدادات، راجع أعلاه)، وإنشاء دليل على جهاز تخزين البيانات المحلية باستخدام هذا الاسم. وهذا يضمن التسمية المنهجية لدلائل تخزين البيانات ويقلل من خطر الخطأ بسبب الأخطاء المطبعية.

على الرغم من أنها قد علقت في مصدر النسخة العامة من gP2S، مزيد من التكامل التي تنطوي على gP2S تستهلك بيانات النظم الخارجية من الممكن أيضا. في مختبرنا ، يدمج نشر gP2S مع (1) نظام إدارة المشاريع ، بحيث يمكن ربط كل مشروع تم تكوينه في gP2S بمشروع محفظة على مستوى الشركة ، ويمكن عرض البيانات الوصفية من المحفظة ضمن gP2S ؛ ‘2’ نظام تسجيل البروتين، بحيث يرتبط كل بروتين يضاف إلى gP2S، عن طريق معرف مخزن محليا، بمجموعة كاملة من السجلات التي تفصل مصدر البروتين، وتشمل تفاصيل البيولوجيا الجزيئية ذات الصلة، ونظام التعبير والتنقية؛ ‘3’ نظام صغير لإدارة مركبات الجزيئات، يسمح لنظام GP2S بعرض المعلومات الرئيسية عن كل ليغند، مثل بنيته الكيميائية. يتم وصف تعديلات التعليمات البرمجية الضرورية لتمكين عمليات التكامل هذه في قسم “التكامل” من المستند README-BUILD.md المتوفر من مستودع gP2S (https://github.com/arohou/gP2S).

النسخة الحالية من gP2S له حدود، أولا من بينها نموذج البيانات التبسيط المفرط والواجهة الأمامية لترسب الهيكل (النموذجي). وقد ترك هذا عمدا في حالة “barebones” في النسخة الصادرة من gP2S لأن ترسب هيكل كامل وميزة التحقق من الصحة هي حاليا قيد التطوير جنبا إلى جنب مع دعم لبلورات الأشعة السينية. وكان قرار تصميم آخر عدم تنفيذ أي امتياز أو نظام إذن: جميع المستخدمين في gP2S لديهم حق الوصول على قدم المساواة إلى ميزاته والبيانات. قد يجعل هذا الخيار ضعيفا للمرافق التي تخدم مجموعات المستخدمين ذات المصالح المتنافسة ومتطلبات السرية ، ولكنه لم يكن مصدر قلق لمنشأتنا.

تطوير لدينا نسخة داخلية من gP2S مستمرة، ونأمل أن النسخة مفتوحة المصدر وصفها هنا سوف تكون مفيدة لمجموعات cryoEM أخرى، وأن البعض قد تسهم اقتراحات، أو تحسينات رمز في المستقبل. ويمكن أن تركز التطورات ذات القيمة العالية في المستقبل، على سبيل المثال، على التكامل مع معدات المختبرات (روبوتات التزجيج، المجاهر الإلكترونية)، والبرمجيات (مثل حصاد البيانات الوصفية لمعالجة الصور) والمستودعات العامة الخارجية (على سبيل المثال لتسهيل ترسبات الهياكل).

ويمكن أن يكون لجمع البيانات الوصفية عالية الجودة بشكل منهجي بفضل الاستخدام الروتيني ل gP2S في المختبر ومرفق cryoEM تأثير إيجابي كبير على القدرة على مقاضاة مشاريع متعددة بالتوازي على مدى سنوات. ومع إنشاء المزيد والمزيد من مجموعات ومرافق cryoEM المشتركة والمركزية، نتوقع أن تستمر الحاجة إلى أنظمة إدارة المعلومات مثل gP2S في النمو.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

يشكر المؤلفون جميع الأعضاء الآخرين في فريق تطوير gP2S الذين عملوا على المشروع منذ إنشائه: رافال أودزيلا، سيزاري كرزيانوفسكي، برزيميسلاف ستانكوفسكي، جاسيك زيمسكي، بيوتر سوشيسيكي، كارولينا باجاك، إيوت فاندن إيدن، داميان ميرزويينسكي، ميشال فويتكوفسكي، بيوتر بيكوسا، آنا سورداكا، كامل لوزاك، وأرتور كوساك. كما نشكر ريموند ها وكلاوديو سيفيري على المساعدة في تجميع الفريق وتشكيل المشروع.

Materials

n/a n/a n/a n/a
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cheng, Y., Grigorieff, N., Penczek, P. A., Walz, T. A Primer to Single-Particle Cryo-Electron Microscopy. Cell. 161 (3), 438-449 (2015).
  2. . High-End Cryo-EMs Worldwide Available from: https://www.google.com/maps/d/u/0/viewer?mid=1eQ1r8BiDYfaK7D1S9EeFJEgkLggMyoaT (2021)
  3. Renaud, J. -. P., et al. Cryo-EM in drug discovery: achievements, limitations and prospects. Nature Reviews Drug Discovery. 17 (7), 471-492 (2018).
  4. Alewijnse, B., et al. Best practices for managing large CryoEM facilities. Journal of Structural Biology. 199 (3), 225-236 (2017).
  5. Rees, I., Langley, E., Chiu, W., Ludtke, S. J. EMEN2: An Object Oriented Database and Electronic Lab Notebook. Microscopy and Microanalysis. 19 (1), 1-10 (2013).
  6. Delagenière, S., et al. ISPyB: an information management system for synchrotron macromolecular crystallography. Bioinformatics. 27 (22), 3186-3192 (2011).
  7. dela Rosa-Trevín, J. M., et al. Scipion: A software framework toward integration, reproducibility and validation in 3D electron microscopy. Journal of Structural Biology. 195 (1), 93-99 (2016).
  8. . EMPIAR deposition manual Available from: https://www.ebi.ac.u/pdbe/emdb/empiar/depostion/manual/#manScipion (2021)
  9. Iudin, A., Korir, P. K., Salavert-Torres, J., Kleywegt, G. J., Patwardhan, A. EMPIAR: a public archive for raw electron microscopy image data. Nature Methods. 13 (5), 387-388 (2016).
  10. . Vue.js Available from: https://vuejs.org (2021)
  11. . Spring Boot Available from: https://spring.io/projects/spring-boot (2021)
  12. . Lightweight Directory Access Protocol Available from: https://ldap.com (2021)
  13. . Vue CLI Available from: https://cli.vuejs.org (2021)
  14. . Element, A Desktop UI Library Available from: https://element.eleme.io (2021)
  15. . Sass Available from: https://sass-lang.com/ (2021)
  16. . Node.js Available from: https://nodejs.org/ (2021)
  17. . Java Available from: https://www.java.com/ (2021)
  18. . Hibernate Available from: https://hibernate.org (2021)
  19. . Swagger UI Available from: https://swagger.io/tools/swagger-ui/ (2021)
  20. . JUnit Available from: https://junit.org/junit4/ (2020)
  21. . Apache Maven Project Available from: https://maven.apache.org/ (2020)
  22. . MySQL Available from: https://www.mysql.com/ (2020)
  23. . mongoDB Available from: https://www.mongodb.com/ (2020)
  24. . Apache license, version 2.0 Available from: https://www.apache.org/licenses/license-2.0 (2004)
  25. . mysql Docker Official Image Available from: https://hub.docker.com/_/mysql (2021)
  26. . mongo Docker Official Image Available from: https://hub.docker.com/_/mongo (2021)
  27. . openmicroscopy apacheds Available from: https://hub.docker.com/r/openmicroscopy/apacheds (2021)

Tags

GP2SInformation Management SystemCryoEM ExperimentsSample HolderMicroscopy SessionsWorkflowProject-orientedMetadata Fields

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Wypych, D., Kierecki, D., Golebiowski, F. M., Rohou, A. gP2S, an Information Management System for CryoEM Experiments. J. Vis. Exp. (172), e62377, doi:10.3791/62377 (2021).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image