2015 Fiscal Year Annual Research Report
非平衡非定常現象への統計科学の展開と生体分子の機能発現機構に対するその応用
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25610105
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| Research Institution | Nara Women's University |
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Principal Investigator |
戸田 幹人 奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (70197896)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高見 利也 大分大学, 工学部, 教授 (10270472)
福水 健次 統計数理研究所, 数理・推論研究系, 教授 (60311362)
藤崎 弘士 日本医科大学, 医学部, 准教授 (60573243)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 時系列解析 / ウェーブレット変換 / 主成分解析 / 正準相関解析 / 生体分子 / 情報縮約 / 集団運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生体分子を代表例とする大自由度力学系に対して、重要な集団自由度を抽出する解析手法を開拓した。非定常な時系列から、時々刻々変化する振動モードを抽出するウェーブレット変換と、情報縮約に用いられる主成分解析・正準相関解析を組み合わせ、変動する集団運動を解析する。これらの手法を、化学反応のミニマルモデル、振動エネルギー移動をモデル化するフェルミ・パスタ・ウラム結合振動子系、生体分子の分子動力学データに応用した。化学反応のミニマルモデルとフェルミ・パスタ・ウラム振動子系では、振動子間のエネルギー移動を解析する手法により、非定常なエネルギー移動の変化点を特定できる可能性を明かにした。より本格的な反応過程への応用は今後の課題である。生体分子の分子動力学データに対しては、個々のアミノ酸残基の振動運動の相関を解析することにより、タンパク質において複数の２次構造が関与する集団運動の存在を示した。この集団運動はアロステリック効果とも関係する可能性があり、生体分子の機能発現など、生命現象において重要な過程を明かにする方向を示している。ここまでは振動運動を中心とする解析であるが、振動運動のみならず、減衰運動や増大する過程に対しても、これらの手法を拡張する手法の開拓が望まれる。これらは今後の課題である。
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