Bakgrund: Vi föreslår en ny typ av modelleringsmetod för grovkorniga, partikelbaserade rumsliga simuleringar av kombinatoriskt komplexa kemiska reaktionssystem. I vår inflygning molekyler har en plats i reaktorn samt en orientering och geometri, medan reaktionerna utförs enligt en lista över implicit specificerad reaktionsregler. Eftersom reaktionsreglerna kan innehålla mönster för molekyler kan ett kombinatoriskt komplex eller till och med oändligt stort reaktionsnätverk definieras. För vårt genomförande (baserat på LAMMPS) har vi valt en redan befintlig formalism (BioNetGen) för den implicita specifikationen av reaktionsnätverket. Denna kompatibilitet gör det enkelt att importera befintliga modeller, dvs. endast ytterligare geometriska datafiler behöver tillhandahållas. Våra simuleringar visar att den erhållna dynamiken kan skilja sig fundamentalt från de simuleringar som använder klassisk reaktionsdiffusion tillvägagångssätt som Partial Differentialekvationer eller Gillespie-typ rumslig stokastisk simulering. Vi visar till exempel att kombinationen av kombinatorisk komplexitet och geometriska effekter leder till uppkomsten av komplexa självenheter och transportfenomen som sker snabbare än diffusion (med hjälp av en modell av molekylära vandrare på mikrotubules). När de nämnda klassiska simuleringsmetoderna tillämpas kan dessa aspekter av modellerade system inte observeras utan särskild behandling. Vidare visar vi att den geometriska informationen till och med kan förändra reaktionssystemets organisatoriska struktur. Det vill säga, en uppsättning kemiska arter som i princip kan bilda ett stationärt tillstånd i en differentialekvation formalism, är potentiellt instabil när geometri övervägs, och vice versa. Vi drar slutsatsen att vår strategi ger en ny allmän ram som fyller en lucka mellan metoder med ingen eller stel rumslig representation som Partiella Differentialekvationer och specialiserade grovkorniga rumsliga simuleringssystem som de för DNA eller virus kapsid självmontering.
Gruenert m.fl. I REF presenterades en strategi för regelbaserad rumslig modellering av system för kemisk reaktion.
Rule-based spatial modeling with diffusing, geometrically constrained molecules
{'venue': 'BMC Bioinformatics', 'journal': 'BMC Bioinformatics', 'mag_field_of_study': ['Medicine', 'Computer Science']}