|
高橋@慶應藤沢です。再送です。
| 飯田：
| 釈迦に説法という感じがありますが，自然現象のシミュレーションの
| 場合，時間ステップは，短ければ良い，あるいは長ければ良いと
| いうものではありません．問題にしている現象に合わせて選ぶのが
| 一番です．例えば，fsec オーダーの時間ステップで化学反応を
| を追うとすると，これは分子の形がどう変形するかといったミクロ
| な現象を追うことに適していますが，濃度レベルのマクロな反応を
| 追うのには短すぎます．計算量が多いというだけでなく，平衡が成
| り立たないからです．
これはおっしゃる通りでして、積分間隔を短く取り過ぎると平衡を
仮定した計算が成立しなくなります。
| Kcatから 1ms を導かれた根拠をお教えいただけると，もう少し
| 具体的にお答えができるかと思います． ：）
まず最初にいわなければいけないとおもうのは、
実はここはいろいろと内部でも議論があったところでして、
積分間隔はE-Cellの実行中でもマウス操作だけで目的と必要に応じて
自由に変えられるようにしてあるということです。
デフォルトを1msにしているだけです。
で、1msと決めた理由ですが、
積分間隔をサンプリング周波数fとして考えてみると、ナイキストの定理により、
表現できる時間スケール(=周波数)はf/2で、1msの間隔に対しては
物質濃度への寄与に関して最大500Hzの周波数成分を持つ現象を表現
できることになります。
E-Cellのような形式で細胞の活動をモデリングした場合、
細胞内の主要な時間スケールのなかで一番短いものというのは、
複合体形成を考えればとりあえずいいだろうとなりました。
しかし、酵素反応の部分反応としての複合体形成はM.M.式をつかえば
無視できるし、DNAやRNAとタンパク等とのバインディングや、膜タンパク
等の複数の部品から成る分子の形成に関してはDynamic Programmingで
迅速平衡を仮定してしまったほうがいいということにしました。
そうすると積分間隔は、主要な現象のなかで次に速そうな、
酵素反応の時間スケール(つまりKcatの値)よりも短く、
複合体形成よりも長いことが必要になります。複合体形成の
タイムスケールよりも長くなければならない理由は
上での飯田さんの御指摘の通り、平衡を前提とした計算を行うからです。
そこで、標準的な酵素のKcatの値を調べてみると、1 から 10^-7 [s^-1]
程度がほとんどでした。
まあ、厳密にいうと1msでは時間解像度が不十分ではありますが、
Kcatの値ぎりぎりまで意味を持つような酵素反応の状態というのは
考えにくいので、現状では計算力とも考え合わせてこのくらいかな、
ということにしております。
P-6 200MHzで遺伝子127個の仮想細胞を駆動すると実時間よりも
大体10倍遅い系内時間で走ります。
近々これより3倍速い計算機が入る予定ですが、速度を桁単位で上げるのは
容易ではありません。たしかにそこらへんが計算機の一番おもしろい
部分の一つではあるんですが。
慶應義塾大学s 環境情報学部 (Bioinformatics Lab.) ‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾
高橋 恒一
＿＿＿＿＿Kouichi Takahashi t94249kt@***.*** ＿＿＿＿＿＿＿
----- |
|
|
