生体機能システムの頑健性と適応性の基本原理の探索

• 研究課題/領域番号: 23650115
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 感性情報学・ソフトコンピューティング
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 小松崎 民樹 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (30270549)
• 研究期間 (年度): 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2011年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 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

研究概要

「熱的に揺らぐ環境下において如何にしてシステムが適応し、頑健に機能を生んでいるのか」を実データに基づいて解明するため、任意の確率分布に従うノイズを包含する時系列データから、背後の物理量を客観的に抽出する方法論、および多変数間の高次相関、およびそれを支配する情報理論的モジュール構造を定量化する方法論を新規に開発した。また、一分子酵素反応の動態解析において世界中で最も使われている時系列解析法は間違った解釈を与える可能性が高いことなどを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamic Disorder in Single Enzyme Experiments : Facts and Artifacts (2011)
  • 著者名/発表者名: Tatyana Terentyeva, Hans Engelkamp, Alan Rowan, Tamiki Komatsuzaki, Johan Hofkens, Chun Biu Li, Kerstin Blank
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 6(1) ページ: 346-354
  • NAID: 120005158910
  • 査読あり
• [雑誌論文] Decomposability of Multivariate Interactions (2011)
  • 著者名/発表者名: Naoki Miyagawa, Hiroshi Teramoto, Chun-Biu Li and Tamiki Komatsuzaki
  • 雑誌名: Complex Systems 巻: 20 ページ: 165-179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial Heterogeneity of Multivariate Dependence (2011)
  • 著者名/発表者名: Naoki Miyagawa, Hiroshi Teramoto, Chun-Biu Li and Tamiki Komatsuzaki
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings "International Conference of Numerical Analysis and Applied Mathematics 2011" 巻: 1389 ページ: 991-991
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial Heterogeneity of Multivariate Dependence (2011)
  • 著者名/発表者名: Naoki Miyagawa, Hiroshi Teramoto, Chun-Biu Li, Tamiki Komatsuzaki
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1389 号: 12 ページ: 991-994
  • DOI: 10.1063/1.363777
  • 査読あり
• [学会発表] 大域的パターンの連結情報量とその分解可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮川尚紀, 寺本央, 李振風, 小松崎民樹
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西宮上ケ原キャンパス(兵庫県)
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 大域的パターンの連結情報量とその分解可能性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮川尚紀, 寺本央, 李振風, 小松崎民樹
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西宮上ケ原キャンパス(兵庫県)(一般、口頭)
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] 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 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小松崎民樹
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会"第2次先端ウォッチング高次分子システムのための分子科学:実験と理論の挑戦"
  • 発表場所: 慶応大学(神奈川県)
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 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 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小松崎民樹
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会"第2次先端ウォッチング高次分子システムのための分子科学:実験と理論の挑戦"
  • 発表場所: 慶応大学(神奈川県)(口頭)(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-26
• [学会発表] 階層構造をつくる多変数確率過程の数理 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮川尚紀, 寺本央, 李振風, 小松崎民樹
  • 学会等名: 分子科学討論会(札幌) 2011
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌市)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 階層構造をつくる多変数確率過程の数理 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮川尚紀, 寺本央, 李振風, 小松崎民樹
  • 学会等名: 分子科学討論会(札幌)2011
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター(札幌市)(一般、ポスター)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] "Mining "an effective Energy landscape of a protein from single molecule time series Telluride Workshop on Protein Dynamics (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Komatsuzaki
  • 学会等名: Telluride Intermediate School(USA)
  • 発表場所: Telluride Intermediate School(USA)
  • 年月日: 2011-08-01
• [学会発表] "Mining" an effective Energy landscape of a protein from single molecule time series (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Komatsuzaki
  • 学会等名: Telluride Workshop on Protein Dynamics
  • 発表場所: Telluride Intermediate School (USA)(口頭)(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-01
• [学会発表] How can we "mine" effective energy landscapes of proteins from single molecule time series in the violation of local equilibrium and detailed balance? (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Komatsuzaki
  • 学会等名: Telluride Workshop on Exploring energy landscapes, from single molecules to mesoscopic models
  • 発表場所: Telluride Intermediate School(USA)
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] How can we "mine" effective energy landscapes of proteins from single molecule time series in the violation of local equilibrium and detailed balance? (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Komatsuzaki
  • 学会等名: Telluride Workshop on Exploring energy landscapes, from single molecules to mesoscopic models
  • 発表場所: Telluride Intermediate School (USA)(口頭)(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] "Digging "single molecule time series to" mine "the underlying effective energy landscape" (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Komatsuzaki
  • 学会等名: Telluride Workshop on Single Molecule Dynamics
  • 発表場所: Telluride Intermediate School(USA)
  • 年月日: 2011-06-27
• [学会発表] "Digging" single molecule time series to "mine" the underlying effective energy landscape (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Komatsuzak
  • 学会等名: Telluride Workshop on Single Molecule Dynamics
  • 発表場所: Telluride Intermediate School (USA)(口頭)(招待講演)
  • 年月日: 2011-06-27
• [学会発表] Mining State Space Network from Single-Molecule Time Series (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Komatsuzaki
  • 学会等名: Telluride Workshop on Complexity of Kinetics and Dynamics in Many Dimension
  • 発表場所: Telluride Intermediate School(USA)
  • 年月日: 2011-06-20
• [学会発表] Mining Energy Landscapes from Single-Molecule Time Series (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Komatsuzak
  • 学会等名: Telluride Workshop on The Complexity of Dynamics and Kinetics in Many Dimensions
  • 発表場所: Telluride Intermediate School (USA)(主催者、口頭)
  • 年月日: 2011-06-20
• [備考]
  • URL: http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/nn2050328
• [備考]
  • URL: http://www.es.hokudai.ac.jp/result/item.html?id=18
• [備考]
  • URL: http://www.hokudai.ac.jp/bureau/topics/pdf/120206_es.pdf
• [備考]
  • URL: http://pubs.acs.org/doi/pdfplus/10.1021/nn2050328
• [備考]
  • URL: http://www.es.hokudai.ac.jp/result/item.html?id=18
• [備考]
  • URL: http://www.hokudai.ac.jp/bureau/topics/pdf/120206_es.pdf