Exploration of Fundamental Principle of Robustness and Adaptability of Biological Functional Systems

生物功能系统鲁棒性和适应性基本原理探索

• 批准号: 23650115
• 负责人: KOMATSUZAKI Tamiki
• 金额: $ 1.08万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23650115/
• 关键词: カオス; 生物物理; ネットワーク; 情報数理; 複雑系; 情報理論; 一分子解析; 連結情報量; 多変量解析; 蛍光共鳴エネルギー移動; 階層的ネットワーク

To unveil the question of "how can complex systems adapt to the environmental changes and provide functions robustly in a thermal fluctuating world" on the basis of novel data-driven approach, two novel methods are developed : The one can extract the underlying physical quantity from a noisy single molecule time series whose noise is represented in terms of any probability distribution function, and the other can quantify higher order correlation among multivariate variables and identify irreducible information theoretic modular structure. We showed that the most conventionally used data analysis for single molecule biophysics(enzymatic reactions) led us to a physically incorrect interpretation.

为了揭示“复杂系统如何在热波动世界中适应环境变化并稳健地提供功能”的问题，基于新的数据驱动方法，开发了两种新的方法：该方法可以从噪声用任意概率分布函数表示的噪声单分子时间序列中提取潜在的物理量，另一种方法可以量化多元变量间的高阶相关性，识别不可约信息论模块结构。我们发现，最常用的单分子生物物理学（酶反应）的数据分析导致我们在物理上不正确的解释。

项目成果

Mining Energy Landscapes from Single-Molecule Time Series

从单分子时间序列挖掘能源景观

• 发表时间: 2011
• 作者: 日高芳樹;R. ANUGRAHA;植木達博;甲斐昌一;Y. J. Suzuki and T. Koyaguchi;T.Komatsuzaki
• 通讯作者: T.Komatsuzaki

大域的パターンの連結情報量とその分解可能性

全局模式的关联信息内容及其分解可能性

• 发表时间: 2012
• 作者: 宮川尚紀;寺本央;李振風;小松崎民樹
• 通讯作者: 小松崎民樹

1分子実験を読み解くための新しい実践型分子理論を目指して

旨在建立新的实用分子理论来解释单分子实验

• 发表时间: 2012
• 作者: A. Demuer;R. Settai;Y. Onuki;et al.;池羽健二・阿保真・橋本武志・中村卓司・江尻省・寺田暁彦;挑兵;日高芳樹;小松崎民樹
• 通讯作者: 小松崎民樹

"Mining "an effective Energy landscape of a protein from single molecule time series Telluride Workshop on Protein Dynamics

从单分子时间序列“挖掘”蛋白质的有效能量景观特柳赖德蛋白质动力学研讨会

• 发表时间: 2011
• 作者: 宮川尚紀;寺本央;李振風;小松崎民樹;T. Komatsuzaki
• 通讯作者: T. Komatsuzaki

How can we "mine" effective energy landscapes of proteins from single molecule time series in the violation of local equilibrium and detailed balance?

我们怎样才能在违反局部平衡和细节平衡的情况下从单分子时间序列中“挖掘”蛋白质的有效能量景观？

• 发表时间: 2011
• 作者: Honkura;Y.;Ogawa;Y.;Matushima;M.;et al.;加藤照之;白川晃(執筆分担);T.Komatsuzaki
• 通讯作者: T.Komatsuzaki