Ricostruzione 3D da proiezioni in tomografia elettronica: template matching per l'identificazione di strutture note all'interno dei volumi.

L'informatica offre parecchi strumenti per la biologia strutturale: da quelli più noti che riguardano la costruzione di banche dati e l'elaborazione delle sequenze primarie (bionformatica), ad altri, meno sviluppati in Italia, che consentono il computo diretto di strutture proteiche mediante elaborazione di immagini di microscopia elettronica. La nostra unità si occupa da diversi anni della ricostruzione 3D di strutture proteiche da immagini proiezione ed ha messo a punto una vasta libreria di programmi originali per questo tipo di studi. Le tecniche riguardano sia lo studio ad alta risoluzione di complessi purificati (single particle analysis), sia lo studio di organuli subcellulari o membrane mediante "tomografia elettronica". Nella presente ricerca verranno approfonditi studi già intrapresi sul riconoscimento di determinati complessi proteici, all'interno di una porzione di materiale ricostruito per tomografia. Le mappe tomografiche sono codificate come un grande volume di dati (dimensioni tipiche 1024x1024x128 pixel) la cui analisi risulta difficile per la complessità dei dati. L'identificazione di strutture note all'interno delle porzioni di tessuto ricostruite può avvenire per "template matching", e cioè confrontando i dati con modelli di complessi proteici. I problemi da risolvere riguardano l'orientazione casuale delle strutture, la diversa risoluzione tra tomogramma e modelli ed altre possibile differenze dovute alle tecniche di preparazione degli organuli. Come campioni saranno usate sezioni sottili di sinapsi del sistema nervoso. Le immagine sono ottenute presso il Department of Physiology della School of Medicine dell'università di Los Angeles (UCLA) con cui esiste una collaborazione dal 2000.