2006 Fiscal Year Annual Research Report
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
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18016019
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
小松崎 民樹 神戸大学, 理学部, 助教授 (30270549)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
李 振風 神戸大学, 理学部, 学術推進研究員 (90397795)
馬場 昭典 神戸大学, 理学部, 学術推進研究員 (50397840)
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| Keywords | 1分子計測 / 情報理論 / 自由エネルギー地形 |
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| Research Abstract |
1分子時系列データから多次元自由エネルギー地形を構成する手法の開発:
1分子時系列情報から"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、自由エネルギー地形を構成する方法論を開発した。この方法では、観測量に対する局所確率密度関数を評価し、局所確率密度関数間のKantorovich距離を算出し、その計量空間におけるクラスター解析を行い、各クラスターにおける滞在確率および遷移確率から多次元自由エネルギー地形を構成する。たんぱく質モデルの折れ畳み時系列に適用し、変性状態と天然状態では有意に局所平衡時間が異なり、構造空間が大きい変性状態は天然状態に比べて、"熱化"するための時間スケールが大きいことなどを明らかにした。
1分子時系列情報から状態空間の遷移ネットワーク構造を構成する手法の開発:
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。フラビン還元酵素の一分子時系列データ(YangらScience,302,262(2003))に適用し、異常拡散を呈する短時間領域においては、反応ネットワークは多様な準安定状態から構成される動態構造を形成しているのに対し、ブラウン拡散を呈する長時間領域においては、反応ネットワークは少数の(局所平衡に基づく)準安定状態から構成されること、などを解明した。また、反応ネットワークが観測時間に対してどのように変化するかを追跡する可視化技術を新規に開発した。
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