Creations of Dynamical Guiding Principle of Selectivity and Stochasticity across Spatiotemporal Hierarchy in Biological Functions

生物功能跨时空层次选择性和随机性动态指导原理的创立

• 批准号: 21340117
• 负责人: KOMATSUZAKI Tamiki
• 金额: $ 12.23万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21340117/
• 关键词: 1分子計測(SMD); 化学物理; 生物物理; ネットワーク; 生体分子; 化学反応ダイナミクス; 法双曲的不変多様体; カオス力学系; 遷移状態; 複雑ネットワーク; 一分子計測; 化学反応ダイナミックス; エネルギー地形; 非平衡定常状態

To the fundamental question of how molecular functions persist its selectivity under influence of thermal fluctuation, we revealed that one can predict analytically the reaction fate or structural change by a nonlinear coordinate transformation involving the velocities of the system and the friction and random force exerted by thermal degrees of freedom, transition state can change dynamically at high energy/temperature regimes, and developed a new theory that enables us to derive an effective energy landscape from hierarchical state space transition network derived from single molecule time series.

对于分子功能如何在热涨落的影响下保持其选择性这一基本问题，我们揭示了通过涉及系统速度和热自由度施加的摩擦力和随机力的非线性坐标变换，可以解析地预测反应命运或结构变化，过渡态在高能/温度下可以动态变化，并发展了一种新的理论，使我们能够从单分子时间序列的层次化状态空间跃迁网络中获得有效的能量图景。

项目成果

Why and how do systems react in thermally fluctuating environments?

系统为何以及如何在热波动环境中做出反应？

• 发表时间: 2011
• 期刊: Physical Chemistry Chemical Physics (Perspective)
• 作者: 阿野元貴;松尾一穂;荒木幸冶;立川喜章;赤津光洋;根本祐一;後藤輝孝;武田直也;吉川明子;Andreas Donni;北澤英明;中村信行;Kentaro Hori;Y. Hikita and H. Y. Hwang;Shinnosuke Kawai and Tamiki Komatsuzaki
• 通讯作者: Shinnosuke Kawai and Tamiki Komatsuzaki

Dynamic pathways to mediate reactions buried in thermal fluctuations I : Time-dependent normal form theory for multidimensional Langevin equqtion

热波动中介导反应的动态途径 I：多维朗之万方程的时间相关范式理论

• 发表时间: 2009
• 期刊: J.Chem.Phys. 131
• 作者: S.Kawai;T.Komatsuzaki
• 通讯作者: T.Komatsuzaki

Dimension Reduction Analysis applied to Energy Transfer Processes in Reaction Intermediates

降维分析应用于反应中间体的能量转移过程

• 发表时间: 2010
• 作者: S.Kawai;T.Komatsuzaki
• 通讯作者: T.Komatsuzaki

強レーザー場による反応制御における力学構造(一般、口頭)

使用强激光场进行反应控制的机械结构（一般，口头）

• 发表时间: 2010
• 作者: 河合信之輔;小松崎民樹
• 通讯作者: 小松崎民樹

多自由度系における安定/不安定多様体の折り畳みパターンおよびそれを通じた力学系の理解(一般、口頭)

通过它们理解多自由度系统和动力系统中稳定/不稳定流形的折叠模式（一般，口头）

• 发表时间: 2009
• 作者: 寺本央;小松崎民樹
• 通讯作者: 小松崎民樹