کد مقاله | کد نشریه | سال انتشار | مقاله انگلیسی | نسخه تمام متن |
---|---|---|---|---|
4967307 | 1449373 | 2017 | 22 صفحه PDF | دانلود رایگان |
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Multiscale models and stochastic simulation methods for computing rare but key binding events in cell biology
ترجمه فارسی عنوان
مدل های چند محوری و روش های شبیه سازی تصادفی برای محاسبه رویدادهای نادر اما مهم پیوند در زیست شناسی سلولی
دانلود مقاله + سفارش ترجمه
دانلود مقاله ISI انگلیسی
رایگان برای ایرانیان
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
مشکل اصلی در شبیه سازی فرآیندهای انتشار در یک سطح مولکولی در میکرومدین ها سلول به علت مقیاس های متعدد شامل نانو تا میکرومتر است. تعداد کمی از ذرات باید شبیه سازی و به طور همزمان ردیابی شوند در حالیکه بخش بزرگی از فضای مورد نیاز برای اتصال اهداف کوچک مانند بافر یا سایت فعال وجود دارد. برتری مقیاس های کوچک و بزرگ فضایی بواسطه رویدادهای نادر که ذرات براون را به دنبال اهداف کوچک می رسانند و با توزیع بلند مدت مشخص می شوند، به دست می آید. این حوادث نادر، تنگنا شبیه سازی عددی هستند. شبیه سازی اتفاقی ساده و بی نظیر، نیاز به پرتاب بسیاری از ذرات براون را دارد که محاسباتی هذیان و ناکارآمد است. حل معادلات دیفرانسیل مختصات جزئی با توجه به شرایط مرزی وابسته به زمان، پاس های باریک و شرایط مرزی مخلوط در پنجره های کوچک نیز دشوار است. ما در اینجا دو رویکرد مدلسازی کاهش یافته برای محاسبه سریع جریانهای پخش در میکرومودنها ارائه میدهیم. اولین رویکرد مبتنی بر یک معادله قانون معادله مارکف است که به زنجیره مارکوف متصل می شود. دوم، روش گیلزیپی است که بر اساس نظریه گسستگی باریک برای زوال دادن هندسه دامنه به نرخ پواسون است. برنامه اصلی مربوط به انتشار در زیست شناسی سلولی است، جایی که ما به عنوان مثال می توانیم توزیع زمان ورود یون های کلسیم به اهداف کوچک پنهان را به منظور انتشار آزادی ویسکولر محاسبه کنیم.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه
مهندسی کامپیوتر
نرم افزارهای علوم کامپیوتر
چکیده انگلیسی
The main difficulty in simulating diffusion processes at a molecular level in cell microdomains is due to the multiple scales involving nano- to micrometers. Few to many particles have to be simulated and simultaneously tracked while there are exploring a large portion of the space for binding small targets, such as buffers or active sites. Bridging the small and large spatial scales is achieved by rare events representing Brownian particles finding small targets and characterized by long-time distribution. These rare events are the bottleneck of numerical simulations. A naive stochastic simulation requires running many Brownian particles together, which is computationally greedy and inefficient. Solving the associated partial differential equations is also difficult due to the time dependent boundary conditions, narrow passages and mixed boundary conditions at small windows. We present here two reduced modeling approaches for a fast computation of diffusing fluxes in microdomains. The first approach is based on a Markov mass-action law equations coupled to a Markov chain. The second is a Gillespie's method based on the narrow escape theory for coarse-graining the geometry of the domain into Poissonian rates. The main application concerns diffusion in cellular biology, where we compute as an example the distribution of arrival times of calcium ions to small hidden targets to trigger vesicular release.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Computational Physics - Volume 340, 1 July 2017, Pages 617-638
Journal: Journal of Computational Physics - Volume 340, 1 July 2017, Pages 617-638
نویسندگان
C. Guerrier, D. Holcman,