分子数の離散性が化学反応ネットワークに及ぼす効果

分子数离散性对化学反应网络的影响

• 批准号: 03J11161
• 负责人: 冨樫 祐一
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J11161/
• 关键词: 化学物理; 生物物理; 反応拡散系; 確率過程; 空間構造; シミュレーション; 離散性; 酵素; 化学反応系; 離散系; ネットワーク

反応拡散系において、従来の連続的な表現に基づく手法では現れない、分子の空間的な離散性によってはじめてもたらされる現象の可能性を示した。主な成果は以下の通りである。1.分子の空間的な離散性により、連続極限では現れない新たな定常状態が生じたり、不安定であるはずの状態に比較的長い時間とどまったりすることがある。状態を異にする領域が空間内で共存する場合もみられる。このような領域の形成について、理論的考察とシミュレーションを進めた。この領域構造は過渡的なものでなく、ある特徴的な大きさを持ち、各状態にある領域の比率もほぼ一定に保たれる。この領域の境界や間隔が保たれる機構を、分子がその寿命の間に拡散する距離(Kuramoto Length)との関係において示した。2.分子の空間的な離散性が影響するような低濃度の成分が複雑存在する場合に、成分の分布変化のダイナミクスに、連続極限(反応拡散方程式)とどのような違いが生ずるか、反応ネットワークの観点から議論した。3.酵素反応は、一般に酵素分子の構造変化を伴い、そのためにミリ秒〜秒程度の時間を要する場合もある。この所要時間(ターンオーバー時間)が他の反応や(酵素分子間隔程度の距離での)成分の拡散に要する時間よりも長い場合、その間の過程(ターンオーバー過程)が系の振舞いに影響を及ぼしうる。連続極限かつ空間を含まない場合については、酵素分子間の同期現象に関する先行研究がある。同様の系で、分子の離散性を考えた場合、どのような影響があるか議論した。連続極限では酵素の同期を維持できないパラメタ領域でも、分子の離散性によって、同期が維持される場合があることを示した。

The possibility of this phenomenon is demonstrated by the fact that the dispersion of molecules in space is not uniform, and that the dispersion of molecules in space is not uniform. The main achievement is to pass through the following. 1. The discreteness of molecular space, the continuity limit, the occurrence of new steady state, the instability, the comparison of long time between states. The state is different, the space is different, and the environment is different. The formation of this field, the investigation of the theory and the development of the theory The structure of this domain is not stable, and the ratio of each state to the domain is not stable. The distance between the boundaries of the domain and the lifetime of the molecule is indicated by the Kuramoto Length. 2. The spatial dispersion of molecules affects the occurrence of complex components at low concentrations, the distribution of components, and the continuity limit (inverse dispersion equation). 3. Enzyme reaction, general enzyme molecular structure change, all kinds of second to second degree of time The time required for the dispersion of the components of the enzyme (the distance between the enzyme molecules) is long, and the process between the components (the process between the enzymes) is affected by the vibration. The first research on the synchronization phenomenon between enzyme molecules is carried out in the case of continuous limit space. The same kind of system, the discreteness of molecules, the influence of the situation, the discussion The limit of the enzyme is maintained at the same time, and the discreteness of the molecule is maintained at the same time.

项目成果

Discreteness-induced stochastic steady state in reaction diffusion systems : self-consistent analysis and stochastic simulations

反应扩散系统中离散性引起的随机稳态：自洽分析和随机模拟

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physica D (印刷中)
• 作者: Yuichi Togashi;Kunihiko Kaneko
• 通讯作者: Kunihiko Kaneko