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Data-driven Multiscale Modeling of Signal Processing in Bacterial Chemotaxis

研究課題

研究課題/領域番号 16H04771
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物物理学
研究機関北海道大学

研究代表者

李 振風  北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (90397795)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2016年度)
配分額 *注記
8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2016年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード細胞情報・動態 / time series analysis / 生物物理
研究実績の概要

Change point analysis that does not require the knowledge of noise model has been developed to detect the time instants at which the observable value and the linear trend change in a time series. The model free change point detection has been applied to various single molecule time series, such as from single protein motor rotary measurements, gating current fluctuation in single ion channel patch clamp measurements, etc., to capture event switching that cannot be resolved using conventional thresholding and binning methods. The outcome from the change point analysis is the dwell time statistics of the system residing in various states, such as the pause and rotation states in rotary protein motor, sub-conductance states in ion channel gating, clockwise and counter-clockwise rotation modes in flagellar motor, different diffusive modes in bacterial chemotaxis, etc. As a next step of the project, the resulting dwell time statistics will then serve as the input to infer the underlying kinetic scheme of the system to reveal hidden kinetic states and transitions among the states.
On the other hand, the mathematical formalism of "transfer entropy" to quantify and detect information flow between multivariate time series has been generalized to detect "time dependent" flows. Before applying the new mathematical formalism to real bacterial chemotaxis time series, the theory is currently tested using time series generated from simple simulation models to benchmark its performance and validity.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Extracting subcellular fibrillar alignment with error estimation: Application to microtubules2016

    • 著者名/発表者名
      Satoru Tsugawa, Nathan Hervieux, Oliver Hamant, Arezki Boudaoud, Richard S. Smith, Chun-Biu Li, Tamiki Komatsuzaki
    • 雑誌名

      Biophysical Journal

      巻: 110 号: 8 ページ: 1836-1844

    • DOI

      10.1016/j.bpj.2016.03.011

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Single molecule data analysis: An introduction2016

    • 著者名/発表者名
      M. Tavakoli, J.N. Taylor, C.B. Li, T. Komatsuzaki, S. Presse
    • 雑誌名

      Adv. Chem. Phys.

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Variable cell growth yields reproducible organ development through spatiotemporal averaging2016

    • 著者名/発表者名
      L. Hong, M. Dumond, S. Tsugawa, A. Sapala, A.-L. Routier-Kierzkowska, Y. Zhou, C. Chen, A. Kiss, M. Zhu, O. Hamant, R. S. Smith, T. Komatsuzaki, C.-B. Li, A. Boudaoud & A. H. K. Roeder
    • 雑誌名

      Developmental Cell

      巻: 38 号: 1 ページ: 15-32

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2016.06.016

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Single Molecule Time Series Analyses of F1-ATPase to Unveil the Roles of ATP Hydrolysis2016

    • 著者名/発表者名
      C.B. Li
    • 学会等名
      Workshop on Super-functional Molecules
    • 発表場所
      Institute for Molecular Science, Okazaki, Japan
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A Nano-scale Key-and-Unlock Mechanism in the F1-ATPase revealed by Single Molecule Time Series Analysis2016

    • 著者名/発表者名
      C.B. Li
    • 学会等名
      Beijing Computational Science Research Center
    • 発表場所
      Beijing Computational Science Research Center, China
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2018-01-16  

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