×

耦合动力学系统的进化同源性及其在蛋白质柔性分析中的应用。 (英语) Zbl 1460.55007号

蛋白质及其内部的连接由一个简单的复合体建模,该复合体通过系统中受扰元素的振荡结合时间。振荡器向同步运动时系统的时间演化允许在复数上定义实值函数。进化同源性研究生成系统的持久性条形码。作为一个主要应用,这些思想可以应用于蛋白质柔韧性的研究。结果表明,蛋白质柔韧性分析在计算上是可行的,优于其他最先进的方法。

MSC公司:

55N31号 持久同源性及其应用,拓扑数据分析
62R40型 拓扑数据分析
37N25号 生物学中的动力系统
92E10型 分子结构(图形理论方法、微分拓扑方法等)
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部 链接

参考文献:

[1] Adams,H。;爱默生,T。;Kirby,M。;内维尔·R。;彼得森,C。;希普曼,P。;Chepushtanova,S。;Hanson,E。;莫塔·F。;Ziegelmeier,L.,《持久性图像:持久性同源性的稳定向量表示》,J.Mach。学习。第18、8、1-35号决议(2017年)·Zbl 1431.68105号
[2] 阿德科克。;卡尔森,E。;Carlsson,G.,持久性条形码上的代数函数环,Homol。同伦应用。,18, 1, 381-402 (2016) ·Zbl 1420.55017号 ·doi:10.41310/HHA.2016.v18.n1.a21
[3] Ahmed,M.,Fasy,B.T.,Wenk,C.:地图之间基于局部持久同源性的距离。摘自:第22届ACM SIGSPATIAL地理信息系统进展国际会议记录,第43-52页。ACM(2014)
[4] Arai,M。;勃兰特,V。;Dabaghian,Y.,《海马空间地图拓扑模型中θ进动对空间学习和简单复杂动力学的影响》,PLoS Compute。生物,10,6,e1003651(2014)
[5] 巴哈,I。;阿提尔甘,AR;Erman,B.,使用单参数谐波电位直接评估蛋白质的热波动,Fold Des。,2, 3, 173-181 (1997)
[6] Bauer,U.:Ripser:Vietoris-Rips持久性条形码的高效计算(2019年)。arXiv:1908.02518
[7] Bauer,U.,Kerber,M.,Reininghaus,J.:持久同源性的分布式计算。2014年《第十六届算法工程与实验研讨会论文集》(ALENEX),第31-38页。暹罗(2014)·Zbl 1429.68328号
[8] 本迪,P。;Harer,J.,发现持续交叉同源性。计算。数学。,11, 3, 305-336 (2011) ·Zbl 1223.55002号
[9] JJ·伯瓦尔德;Gidea,M。;Vejdemo Johansson,M.,动力系统中拓扑不同状态的自动识别和标记,Discontin。非线性复合。,3, 4, 413-426 (2014) ·Zbl 1316.70021号
[10] Bubenik,P.,《使用持久性景观的统计拓扑数据分析》,J.Mach。学习。第16号、第1号、第77-102号决议(2015年)·Zbl 1337.68221号
[11] Bubenik,P。;Scott,JA,持久同源的分类,离散计算。地理。,51, 3, 600-627 (2014) ·Zbl 1295.55005号 ·doi:10.1007/s00454-014-9573-x
[12] Bubenik,P。;德席尔瓦,V。;Scott,J.,《广义持久性模块的度量》,Found。计算。数学。,1501-1531年6月15日(2015年)·Zbl 1345.55006号
[13] Cang,Z.,Wei,G.W.:通过元素特异性持久同源性分析和预测突变后蛋白质折叠能量的变化。生物信息学33,3549-3557(2017a)
[14] Cang,Z.,Wei,G.W.:整合元素特异性持久同源性和机器学习以预测蛋白质-结合亲和力。国际期刊数字。方法生物识别。工程34(2),e2914(2017b)
[15] Cang,Z.,Wei,G.W.:TopologyNet:用于生物分子特性预测的基于拓扑的深度卷积和多任务神经网络。公共科学图书馆计算。生物学13(7),e1005690(2017c)。10.1371/日记.pcbi.1005690
[16] 苍,Z。;Mu,L。;吴,K。;Opron,K。;Xia,K。;Wei,GW,蛋白质分类的拓扑方法,基于分子的数学。生物学,3140-162(2015)·Zbl 1347.92054号
[17] 苍,Z。;Mu,L。;Wei,GW,基于机器学习的评分和虚拟筛选中生物分子代数拓扑的可表示性,公共科学图书馆计算。生物学,14,1,e1005929(2018)·doi:10.1371/journal.pcbi.1005929
[18] Carlsson,G.,Topology and data,布尔。美国数学。Soc.,46,2,255-308(2009)·Zbl 1172.62002号 ·doi:10.1090/S0273-0979-09-01249-X
[19] Carlsson,G.,de Silva,V.,Morozov,D.:锯齿形持久同调和实值函数。收录于:《美国计算机学会第25届年度计算几何研讨会论文集》,第247-256页(2009年)·Zbl 1380.68385号
[20] 卡尔森,G。;De Silva,V.,《曲折的坚持》,Found。计算。数学。,10, 4, 367-405 (2010) ·Zbl 1204.68242号
[21] 卡尔森,G。;Verovšek,SK,对称和(r)对称热带多项式和有理函数,J.Pure Appl。代数,220,11,3610-3627(2016)·Zbl 1375.14211号
[22] 卡尔森,G。;Zomordian,A.,多维持久性理论,离散计算。地理。,42, 1, 71-93 (2009) ·Zbl 1187.55004号
[23] 卡尔森,G。;Zomordian,A。;柯林斯,A。;Guibas,LJ,形状的持久性条形码,国际J.形状模型。,11, 2, 149-187 (2005) ·Zbl 1092.68688号
[24] Chazal,F.、Cohen-Steiner,D.、Glisse,M.、Guibas,L.J.、Oudot,S.Y.:持久性模块及其图表的接近性。摘自:《美国计算机学会第25届计算几何年会论文集》,第237-246页(2009年)·Zbl 1380.68387号
[25] Chazal,F。;吉巴斯,LJ;Oudot,SY;Skraba,P.,黎曼流形中基于持久性的聚类,J.ACM(JACM),60,6,41(2013)·Zbl 1281.68176号
[26] Chazal,F。;德席尔瓦,V。;Glisse,M。;Oudot,S.,《持久性模块的结构和稳定性》(2016),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1362.55002号
[27] Cohen Steiner博士。;Edelsbrunner,H。;Harer,J.,持久性图的稳定性,离散计算。地理。,37, 1, 103-120 (2007) ·Zbl 1117.54027号
[28] 科恩·斯坦纳,D。;Edelsbrunner,H。;Harer,J.,使用Poincaré和Lefschetz对偶扩展持久性,发现。计算。数学。,9, 1, 79-103 (2009) ·Zbl 1189.55002号
[29] Cohen Steiner,D.,Edelsbrunner,H.,Harer,J.,Morozov,D.:核、图像和焦炭的持久同源性。摘自:第二十届ACM-SIAM离散算法年会论文集,SODA第09卷,第1011-1020页(2009b)·Zbl 1423.55005号
[30] 科恩·斯坦纳,D。;Edelsbrunner,H。;Harer,J。;Mileyko,Y.,Lipschitz函数具有(L_p)稳定持久性,Found。计算。数学。,10, 2, 127-139 (2010) ·Zbl 1192.55007号
[31] 关于神经代码,拓扑学能告诉我们什么?,牛市。美国数学。Soc.,54,1,63-78(2017)·Zbl 1353.92027号
[32] Curto,C。;Itskov,V.,《细胞群揭示刺激空间的结构》,《公共科学图书馆·计算》。生物,4,10,e1000205(2008)·doi:10.1371/journal.pcbi.1000205
[33] Dabaghian,Y。;梅莫利,F。;弗兰克·L。;Carlsson,G.,《使用持久同源性形成海马空间地图的拓扑范式》,PLoS Compute。生物,8,8,e1002581(2012)
[34] 德席尔瓦,V。;莫罗佐夫,D。;Vejdemo-Johansson,M.,持久上同调和圆坐标,离散计算。地理。,45, 737-759 (2011) ·Zbl 1216.68322号
[35] 德席尔瓦,V。;Munch,E。;Stefanou,A.,《带流的类别交错理论》,《理论应用》。类别。,33, 21, 583-607 (2018) ·Zbl 1433.18002号
[36] Dey,T.K.,Fan,F.,Wang,Y.:计算简单映射的拓扑持久性。载:《第三十届计算几何年度研讨会论文集》,第345-354页(2014)·Zbl 1395.68299号
[37] 迪·法比奥,B。;Landi,C.,Mayer-Vietoris公式,用于在存在闭塞的情况下进行形状识别。计算。数学。,11, 5, 499-527 (2011) ·Zbl 1231.55004号
[38] Edelsbrunner,H。;Harer,J.,《计算拓扑:导论》(2010),普罗维登斯:美国数学学会,普罗维登斯·Zbl 1193.55001号
[39] Edelsbrunner,H。;Letscher,D。;Zomorodian,A.,拓扑持久性和简化,离散计算。地理。,28, 511-533 (2002) ·Zbl 1011.68152号
[40] Fasy,B.T.,Wang,B.:探索拓扑数据分析中的持久局部同源性。2016年IEEE声学、语音和信号处理国际会议(ICASSP),第6430-6434页。IEEE(2016)
[41] Frosini,P.,欧氏空间子流形相似类的距离,Bull。澳大利亚。数学。Soc.,42,3,407-416(1990年)·Zbl 0707.53004号
[42] 弗罗西尼,P。;Landi,C.,作为计算机视觉拓扑工具的尺寸理论,模式识别。图像分析。,9, 4, 596-603 (1999)
[43] Gabriel,P.,Unzerlegbare darstellungen i,Manuscr。数学。,6, 1, 71-103 (1972) ·Zbl 0232.08001号 ·doi:10.1007/BF0128413
[44] 加梅罗,M。;Mischaikow,K。;Kalies,W.,时空混沌的拓扑特征,物理学。版本E,70,3,035203(2004)
[45] 加梅罗,M。;Y.Hiraoka。;Izumi,S。;Kramar,M。;Mischaikow,K。;Nanda,V.,蛋白质压缩性的拓扑测量,Jpn。J.Ind.申请。数学。,32, 1, 1-17 (2015) ·Zbl 1320.55004号
[46] Ghrist,R.,《条形码:数据的持久拓扑》,Bull。美国数学。Soc.,45,61-75(2008)·兹比尔1391.55005
[47] Ghrist,R.:基本应用拓扑。Createspace西雅图(2014)·Zbl 1427.55001号
[48] 去,N。;Noguti,T。;Nishikawa,T.,小球蛋白在低频振动模式下的动力学,Proc。国家。阿卡德。科学。,80, 3696-3700 (1983)
[49] Hatcher,A.,《代数拓扑》(2002),剑桥:剑桥大学出版社,剑桥·兹比尔1044.55001
[50] 胡,G。;杨,J。;Liu,W.,线性耦合振子的不稳定性和可控性:特征值分析,物理学。E版,58,4440-4453(1998)·Zbl 1341.35123号
[51] Kaczynski,T。;Mischaikow,K。;Mrozek,M.,计算同源性,应用数学科学(2004),纽约:Springer,纽约·Zbl 1039.55001号
[52] Kališnik,S.,持久性条形码空间上的热带坐标,发现。计算。数学。(2018) ·Zbl 1423.55007号 ·doi:10.1007/s10208-018-9379-y
[53] 项目经理Kasson;Zomordian,A。;南帕克。;Singhal,N。;吉巴斯,LJ;潘德,VS,《持久性空洞:膜融合的新结构量度》,生物信息学,231753-1759(2007)
[54] Khasawneh,F.A.,Munch,E.:使用持久同源性探索随机延迟微分方程中的平衡。摘自:2014年8月17日至20日在美国纽约州布法罗举行的ASME 2014国际设计工程技术会议和计算机与工程信息会议记录。论文编号:DETC2014/VIB-35655(2014)
[55] Khasawneh,FA;Munch,E.,《使用持久同源性轮流检测Chatter》,Mech。系统。信号处理。,70-71, 527-541 (2016) ·doi:10.1016/j.ymssp.2015.09.046
[56] Khasawneh,FA;Munch,E.,《利用拓扑数据分析研究时间延迟系统的信号》,93-106(2017),Cham:Springer International Publishing,Cham·Zbl 1387.34112号
[57] 克拉马尔,M。;利万格尔,R。;Tithof,J。;苏里,B。;徐,M。;保罗,M。;Schatz,医学博士;Mischaikow,K.,使用持久同源性分析Kolmogorov流和Rayleigh-Bénard对流,Physica D,334,82-98(2016)·Zbl 1415.76582号
[58] Mileyko,Y。;穆克吉,S。;Harer,J.,持久性图空间上的概率测度,逆概率。,27, 12, 124007 (2011) ·Zbl 1247.68310号
[59] Mischaikow,K。;Nanda,V.,莫尔斯过滤理论和持久同调的有效计算,离散与计算。地理。,50330-353(2013)·Zbl 1278.57030号 ·doi:10.1007/s00454-013-9529-6
[60] Mischaikow,K。;Mrozek,M。;Reiss,J。;Szymczak,A.,《从实验时间序列构建符号动力学》,《物理学》。修订稿。,82, 6, 1144 (1999)
[61] Munch,E.,拓扑数据分析用户指南,J.Learn。分析。,4, 2, 47-61 (2017) ·doi:10.18608/jla.2017.42.6
[62] Munch,E。;特纳,K。;本迪,P。;穆克吉,S。;马丁利,J。;Harer,J.,概率Fréchet表示时变持久性图,电子。J.Stat.,9,1,1173-1204(2015)·Zbl 1348.68285号
[63] 南达,V。;Sazdanović,R.,《生物系统中的单纯形模型和拓扑推断》,109-141(2014),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1290.92005年
[64] Opron,K。;Xia,K。;Wei,GW,蛋白质柔韧性和波动分析的快速和各向异性柔韧性-刚性指数,J.Chem。物理。,140, 234105 (2014)
[65] Opron,K.、Xia,K.,Wei,G.W.:通信:捕获蛋白质多尺度热涨落。化学杂志。物理学。142(211101) (2015)
[66] Ott,E。;格雷博吉,C。;JA Yorke,《控制混乱》,Phys。修订稿。,64, 11, 1196 (1990) ·Zbl 0964.37501号
[67] 水獭,北。;马萨诸塞州波特;蒂尔曼,美国。;研磨棒,P。;哈灵顿,HA,持久同源性计算路线图,EPJ数据科学。,6, 1, 17 (2017) ·doi:10.1140/epjds/s13688-017-0109-5
[68] Oudot,SY,《持久性理论:从Quiver表示到数据分析》(数学调查和专著)(2017年),普罗维登斯:美国数学学会,普罗维登斯
[69] Oudot,SY公司;Sheehy,DR,Zigzag zoology:为同源性推断撕裂之字形,发现。计算。数学。,15, 5, 1151-1186 (2015) ·Zbl 1335.68285号
[70] 公园,JK;Jernigan,R。;Wu,Z.,蛋白质残留水平结构波动的粗粒度正态模式分析与精细高斯网络模型,布尔。数学。生物,75,1,124-160(2013)·Zbl 1402.92330号
[71] Perea,J.A.:环形滑动窗嵌入的持久同源性。2016年IEEE声学、语音和信号处理国际会议(ICASSP)。IEEE(2016)。10.1109/icassp.2016.7472916
[72] 马萨诸塞州佩雷;Harer,J.,《滑动窗口和持久性:拓扑方法在信号分析中的应用》,Found。计算。数学。,2015年3月15日799-838·Zbl 1325.37054号
[73] 马萨诸塞州佩雷;Deckard,A。;黑塞,SB;Harer,J.,Sw1pers:滑动窗口和1-持续得分;发现基因表达时间序列数据的周期性。,16, 1, 257 (2015)
[74] Perea,J.A.,Munch,E.,Khasawneh,F.A.:使用模板函数逼近持久性图上的连续函数(2019)。arXiv:1902.07190
[75] Radivojac,P。;奥布拉多维奇,Z。;DK史密斯;朱,G。;Vucetic,S。;布朗,CJ;Lawson,法学博士;Dunker,AK,蛋白质柔韧性和内在紊乱,蛋白质科学。,13, 1, 71-80 (2004)
[76] Reininghaus,J.,Huber,S.,Bauer,U.,Kwitt,R.:拓扑机器学习的稳定多尺度内核。摘自:IEEE计算机视觉和模式识别会议(CVPR),第4741-4748页(2015)
[77] Robins,V.,《从有限近似计算同源性》,Topol。程序。,24, 503-532 (1999) ·Zbl 1026.55009号
[78] 罗宾斯,V。;梅斯,JD;Bradley,E.,《计算连通性:计算拓扑的实践》,《非线性》,11,4,913(1998)·Zbl 0957.54010号
[79] 罗宾斯,V。;梅斯,JD;Bradley,E.,《计算连通性:断开和离散性》,Physica D,139,3-4,276-300(2000)·Zbl 1098.37546号 ·doi:10.1016/S0167-2789(99)00228-6
[80] Robinson,M.,《拓扑信号处理》(2014),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1294.94001号
[81] 辛格,G。;梅莫利,F。;Ishkhanov,T。;萨皮罗,G。;卡尔森,G。;林加奇,DL,视觉皮层群体活动的拓扑分析,J.Vis。,2008年8月8日,11月11日
[82] BJ斯托尔茨;哈灵顿,HA;Porter,MA,由耦合时间序列构建的含时函数网络的持久同源性,混沌互斥。非线性科学杂志。,27, 4, 047410 (2017)
[83] Tausz,A.、Vejdemo-Johansson,M.、Adams,H.:JavaPlex:持久(共)同源性研究软件包。软件可在http://code.google.com/p/javaplex (2011) ·Zbl 1402.65186号
[84] CJ Tralie;Perea,JA,视频数据中的(准)周期量化,使用拓扑,SIAM J.Imaging Sci。,11, 2, 1049-1077 (2018) ·Zbl 1401.65025号
[85] 特纳,K。;Mileyko,Y。;穆克吉,S。;Harer,J.,Fréchet表示持久图的分布,离散计算。地理。,52, 1, 44-70 (2014) ·Zbl 1296.68182号 ·doi:10.1007/s00454-014-9604-7
[86] Vejdemo-Johansson,M。;Pokorny,英国《金融时报》;斯科拉巴,P。;Kragic,D.,周期运动的上同调学习,应用。代数工程通讯。计算。,26, 1-2, 5-26 (2015) ·Zbl 1331.68236号
[87] 王,B。;Wei,GW,面向对象的持久同源性,计算机学报。物理。,305, 276-299 (2016) ·兹比尔1349.55004
[88] 魏,GW;詹,M。;Lai,CH,为混沌控制定制小波,物理。修订稿。,89, 284103 (2002)
[89] Xia,K。;X·冯。;Tong,Y。;Wei,GW,富勒烯稳定性定量预测的持久同源性,J.Compute。化学。,36, 6, 408-422 (2015)
[90] Xia,K。;Wei,GW,分子非线性动力学和蛋白质热不确定性量化,混沌互斥。非线性科学杂志。,24, 013103 (2014) ·Zbl 1374.92116号
[91] Xia,K。;Wei,GW,蛋白质结构、柔韧性和折叠的持久同源性分析,国际数值杂志。方法生物识别。工程师,30814-844(2014)
[92] Xia,K。;Wei,GW,生物分子数据的多维持久性,J.Compute。化学。,36, 20, 1502-1520 (2015)
[93] Xia,K。;赵,Z。;Wei,GW,多分辨率拓扑简化,J.Compute。生物学,22,9,887-891(2015)
[94] 杨,LW;Chng、CP、粗粒度模型揭示了功能动力学——I.弹性网络模型——理论、比较和观点,Bioninform。《生物洞察力》,第2期,第25-45页(2008年)
[95] Zomordian,A。;Carlsson,G.,《计算持久同源性》,《离散计算》。地理。,33, 2, 249-274 (2005) ·Zbl 1069.55003号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配,并且可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。