生体分子系の構造転移ダイナミックスに対する非線形時系列解析理論の構築

生物分子系统结构转变动力学非线性时间序列分析理论构建

基本信息

批准号：
04J04006
负责人：
松永康佑
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

1 高次元カオス力学系である多くの化学反応系において、鞍点領域に頑健に存在する法双曲的不変多様体の概念に基づいて、化学反応の成立条件を調べた。具体的には、HCNの異性化反応に対して基準座標近似が破綻する領域で、相空間上の分離された標準形座標に対応する分子の運動を可視化し、ポテンシャル井戸内で必ず反応する初期条件の集合を考察した。2 タンパク質の協調的運動を捉える手法として広く用いられている主成分解析により捉えられた集団座標上で、幾つかのタンパク質モデルにおいて、互いに異なるタイプの異常拡散運動が階層的な時間スケールに渡って観測されている。タンパク質の機能を「外界からの刺激に対する応答として始まる一連の構造変化とそれに伴う化学反応」として見た場合、機能発現の原理的理解のためには、このように複数の時間スケールを伴った運動がどのように生起して、分子機能の頑健性と関わっているのかを把握することが求められる。しかしながら、一方で最近、多次元通常拡散過程モデルに対して主成分解析を適用した場合、得られた集団座標上の運動は異常拡散となることが解析的に導かれ、タンパク質系で観測された異常拡散運動は単にポテンシャルエネルギー地形の広さに比べて時系列の長さが短いために観測される人為的結果である可能性が示唆されている。この問題に対し、異常拡散の起源を判別するためにカオス力学系における新しい概念である有限サイズリヤプノフ解析を用いた判別方法の可能性を考察した。まず、多次元通常拡散モデルに対して、主成分上で異常拡散が観測される場合においても、軌道の有限近傍領域の不安定性を調べることによって、その運動は通常拡散を内在していることを明らかにできることを示した。簡単な多次元ポテンシャルエネルギー地形を持つモデルに対して同様の解析を行い、ポテンシャルエネルギー地形の特徴と、解析結果との関連性を調べた。

1在许多具有高维混乱力学的化学反应系统中，我们根据鞍形区域中存在的杜型无形物体的概念检查了化学反应的状况。具体而言，在标准坐标类似于HCN的异质反应的区域中，可视化了与相位空间中分离的标准形式坐标相对应的分子运动，并且我们考虑了一组条件。 2）在组协调器中，该组件分析被广泛使用，该分析被广泛用作捕获蛋白质的配位运动的方法，在几种蛋白质模型中，不同类型的不同类型的异常扩散运动是分层时间尺度。观察到。当蛋白质的功能被视为“一系列的结构变化是从外部世界和随附的化学反应的刺激的响应开始的”，以便对功能表达的基本理解，这是必要的知道它是如何发生的，以及它如何参与分子功能的鲁棒性。但是，另一方面，如果将主要成分分析应用于多维扩散过程模型，则可以分析获得的组坐标是异常的，并在蛋白质系统中观察到。只是观察到的人造结果，因为时间序列的长度比势能地形的大小短。为了确定异常扩散的起源，我们检查了混乱力学中新概念的可能性，这是有限的后PNOV分析。首先，即使在主要成分的主要成分上观察到异常的扩散，还可以检查轨道的近区域中的不稳定性，通常在 - 房屋中。对具有简单多维势能地形的模型进行了类似的分析，并检查了势能领域的特征以及分析结果的相关性。

项目成果

期刊论文数量（3）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

How many dimensions are required to approximate the potential energy landscape of a model protein?

DOI：
10.1063/1.1854123
发表时间：
2005-02-22
期刊：
JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
影响因子：
4.4
作者：
Komatsuzaki, T;Hoshino, K;Wales, DJ
通讯作者：
Wales, DJ

Regularity in chaotic transitions on multibasin landscapes

多流域景观混沌转变的规律性

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Advances in Chemical Physics 第130B巻
影响因子：
0
作者：
富松裕;大原雅;N.Saito;M.Okubo;M.Okubo;N.Saito;N.Saito;渡部鉄兵;渡部鉄兵;渡辺鉄兵;Chun-Biu Li;小松崎民樹
通讯作者：
小松崎民樹