1分子時系列情報に基づく反応ネットワーク構造の構成論とその複雑さ解析

基于单分子时间序列信息的反应网络结构组成理论及其复杂性分析

• 批准号: 18016019
• 负责人: 小松崎 民樹
• 金额: $ 4.54万
• 依托单位: Hokkaido University (2007)Kobe University (2006)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18016019/
• 关键词: 1分子計測; 情報流; 自由エネルギー地形; ネットワーク; 時系列解析; 情報理論

分子動力学計算や実験データから背後に潜む多次元有効自由エネルギー地形を構成する手法の開発:昨年度に引き続き、1分子時系列情報からガウス分布などの特定の分布関数の形を想定しないで"準安定状態"を構成し、自由エネルギー地形が正当化される時間スケールを同定しつつ、有効自由エネルギー地形を構成する方法論を開発・拡張した。準安定状態および遷移状態のあいだのエネルギー差を反映した自由エネルギー地形の樹形図を用いた可視化方法を考案した。また、複数の時定数が混在した生体分子ダイナミックスの各階層における軌道不安定性の性質を定量化する方法論を新規に開発した。一分子時系列情報から背後に潜む状態空間の遷移ネットワーク構造を再構成する手法の開発:昨年度に引き続き、局所平衡を予め規定しないで、異なる時空間スケールにおいて、時系列データの因果関係に基づいて状態および状態間遷移ネットワークを構成する方法論を開発した。ウェーブレット多重解像度解析と融合し、時間スケールの異なる複数の時系列情報のあいだの情報伝達、情報伝達の方向性、強さを移動エントロピー(Schreiber, Phys.Rev.Lett.85, 461(2000)を用いて定量化する方法論を考案した。具体的には、たんぱく質モデルの折れ畳み時系列に適用し、(1)平均的には、遅い時間スケールの状態空間から、速い時間スケールの状態空間への異方的な情報の流れが存在すること、(2)情報の流れは、軌道に沿って一様に起こるのではないこと、などを新規に見出した。

开发一种构建来自分子动力学计算和实验数据背后的多维有效自由能形态的方法：从去年开始，我们已经开发并扩展了一种方法，通过构建有效的自由能力形态来构建有效的自由能力形态，通过在不假定特定的能量功能的情况下，例如，从单一的时间序列中构建特定分布的形状，并识别出识别时间量表。使用自由能形地图的树图设计了一种可视化方法，该图反映了亚稳态和过渡状态之间的能量差。此外，已经开发了一种新方法来量化混合多个时间常数的每个生物分子动力学中轨道不稳定性的性质。开发一种方法，用于重建从单分子时间序列信息中潜伏在其背后的状态空间的结构：从去年开始，我们开发了一种基于时间序列数据的因果关系数据，用于构建状态和州际过渡网络的方法，这些方法是在不同的时空尺度的，而无需预先定义的。 In fusion with wavelet multi-resolution analysis, we devised a methodology to quantify information transmission, direction and strength of information transmission between multiple time series information on different time scales using moving entropy (Schreiber, Phys. Rev. Lett. 85, 461 (2000). Specifically, we applied it to the folding time series of protein models, and found new information (1) on average, anisotropic information flows from slow time scale state spaces to fast time scale state空间，（2）信息流并不沿轨迹统一发生。

项目成果

Topographical complexity of multidimensional energy landscapes

• DOI: 10.1073/pnas.0608517103
• 发表时间: 2006-12
• 期刊: Proceedings of the National Academy of Sciences
• 作者: Gareth J Rylance;R. Johnston;Y. Matsunaga;Chun-Biu Li;A. Baba;T. Komatsuzaki

Capturing the multiple-time-scale dynamical state-network in the time series of single molecule experiments

捕获单分子实验时间序列中的多时间尺度动态状态网络

• 发表时间: 2007
• 作者: 寺本 央;小松崎 民樹;Akinori Baba;Kazuto Sei and Tamiki Komatsuzaki;Kazuto Sei and Tamiki Komatsuzaki
• 通讯作者: Kazuto Sei and Tamiki Komatsuzaki

Development of a technique for the investigation of folding dynamics of single proteins fro extended time periods

开发长时间研究单一蛋白质折叠动力学的技术

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proceedings of National Academy of Sciences USA 104
• 作者: Masahito Kinoshita;Kiyoto Kamagata;Akio Maeda;Yuji Goto;Tamiki Komatsuzaki and Satoshi Takahashi
• 通讯作者: Tamiki Komatsuzaki and Satoshi Takahashi

1分子時系列から抽出する複雑ネットワーク

从单分子时间序列中提取的复杂网络

• 发表时间: 2008
• 作者: 清一人;小松崎 民樹
• 通讯作者: 小松崎 民樹

Complex Network of Protein Conformational Fluctuation Buried in Single Molecule Time Series

单分子时间序列中蛋白质构象波动的复杂网络

• 发表时间: 2008
• 期刊: Proceedings of National Academy of Sciences, USA 105
• 作者: Chun Biu Li;Haw Yang;Tamiki Komatsuzaki
• 通讯作者: Tamiki Komatsuzaki