相空間構造に基づく多遷移反応動力学とメソスケールで発現する新規なダイナミックス

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15035210
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 小松崎 民樹 神戸大学, 理学部, 助教授 (30270549)
• Keywords: 有限サイズリヤプノフ解析 / 多遷移ダイナミックス / カオス力学系 / たんぱく質折れ畳み / メソスケールの協同性 / 1分子計測

Research Abstract

我々は粗視化したスケールの揺らぎに比べて充分小さいが、微視的スケールの揺らぎに比べて大きい変位に対する「粗視化されたレベル」における協同運動を図る指標としてカオス力学系の有限サイズリヤプノブ指数を用いて「進化の所産として獲得された(とされる)」ファネル型と非ファネル型エネルギー地形をもつたんぱく質における遅い大振幅ダイナミックスにおける協同運動を解析した。有限サイズリヤプノフ指数とは、端的にいえば、可変な有限解像度のもとでの軌道不安定性の強さに対応する。解析の結果、微視的には強いカオスであるが、大振幅運動を伴う主成分座標に投影した運動は「(微視的な)強力オス→(粗視化されたスケールの)弱カオス」への転移が観測され、フラストレーションがより小さいファネル型エネルギー地形ほど顕著にその傾向があることが分かった。凸凹なポテンシャルエネルギー面上で生起する化学反応動力学を記述する基礎理論を構築することを目的とし、「どのような条件下で異なるサドルを通過する反応軌道のあいだにダイナミカルな相関が持続しえるか」などの多遷移ダイナミックスに関する一般的性質を抽出するための少数自由度メタファーモデルを作成した。
研究成果に関しては、国際会議4件(うち、2件は招待講演)および日本蛋白質科学会、日本物理学会、分子構造総合討論会などで発表し、学術雑誌Adv.Chem.Phys.の編集と総説執筆を行った(2004年度以内に出版される予定)。

Research Products

• [Publications] Yasuhiro Matsunaga: "Hierarchical Regularity in Multi-Basin Dynamics on Protein Landscapes"AIP conference series for Slow Dynamics in Complex Systems. 4 (2004)
• [Publications] Yasuhiro Matsunaga: "Protein Folding Dynamics : Ergodic Behavior in Principal Component Space"AIP conference series for Slow Dynamics in Complex Systems. 2 (2004)
• [Publications] Kyoko Hoshino: "A Coarse-Graining of Energy Landscapes of Proteins -Structural Stability of the Most Stable States-"AIP conference series for Slow Dynamics in Complex Systems. 2 (2004)
• [Publications] Tamiki Komatsuzaki: "Regularity in Chaotic Transitions of Two- and Multi-Basin Energy Landscapes" Advances in Chemical Physics"John Wiley & Sons.Inc.(発表予定、当該研究代表者ら編集)(未定). (2004)