FAST MONTE CARLO SIMULATION METHODS FOR BIOLOGICAL REACTION-DIFFUSION SYSTEMS IN SOLUTION AND ON SURFACES.
FAST MONTE CARLO SIMULATION METHODS FOR BIOLOGICAL REACTION-DIFFUSION SYSTEMS IN SOLUTION AND ON SURFACES.
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DOI：
10.1137/070692017
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发表时间：
2008-10-13
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Stiles JR
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kerr RA;Bartol TM;Kaminsky B;Dittrich M;Chang JC;Baden SB;Sejnowski TJ;Stiles JR
许多重要的生理过程在时间和空间尺度上运行，远远超出了原子模拟的范围，然而离散随机方法而不是连续方法可能最好地代表了复杂细胞空间中相互作用的有限数量的分子。我们描述和验证新的工具和算法开发的MCell模拟程序（MCell3），支持广义蒙特卡罗模拟扩散和化学反应在溶液中，表面上代表膜，及其组合的新版本。引入了一种用于描述表面反应空间方向性的新语法，沿着可以大幅降低计算成本的优化和算法（例如，事件调度、可变时间和空间步骤）。简单空间中的简单反应的例子通过与解析解的比较进行了验证。因此，我们展示了生物系统的空间现实蒙特卡罗模拟如何比通常假设的更具成本效益，并提供了超越连续方法的准确性和洞察力。
Many important physiological processes operate at time and space scales far beyond those accessible to atom-realistic simulations, and yet discrete stochastic rather than continuum methods may best represent finite numbers of molecules interacting in complex cellular spaces. We describe and validate new tools and algorithms developed for a new version of the MCell simulation program (MCell3), which supports generalized Monte Carlo modeling of diffusion and chemical reaction in solution, on surfaces representing membranes, and combinations thereof. A new syntax for describing the spatial directionality of surface reactions is introduced, along with optimizations and algorithms that can substantially reduce computational costs (e.g., event scheduling, variable time and space steps). Examples for simple reactions in simple spaces are validated by comparison to analytic solutions. Thus we show how spatially realistic Monte Carlo simulations of biological systems can be far more cost-effective than often is assumed, and provide a level of accuracy and insight beyond that of continuum methods.
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影响因子：
3.4
作者：
Cárdenas, AE;Coalson, RD;Kurnikova, MG
通讯作者：
Kurnikova, MG
影响因子：
56.9
作者：
Coggan, JS;Bartol, TM;Sejnowski, TJ
通讯作者：
Sejnowski, TJ
DOI：
10.1073/pnas.0504953102
发表时间：
2005-08-09
影响因子：
11.1
作者：
Schwartz, P;Adalsteinsson, D;Onsum, M
通讯作者：
Onsum, M
影响因子：
2
作者：
Andrews, SS;Bray, D
通讯作者：
Bray, D
影响因子：
4.1
作者：
Sbalzarini, I. F.;Walther, J. H.;Koumoutsakos, P.
通讯作者：
Koumoutsakos, P.