二维疏水-亲水 (HP) 方格模型中的蛋白质折叠是混沌的
生物大分子
2016-08-23 v1 动力系统
摘要
在计算生物学未解决的问题中，蛋白质折叠是最有趣的挑战之一。为研究这种折叠，神经网络和遗传算法等工具受到了广泛关注，主要原因是折叠过程的 NP 完全性。催生这些算法应用的背景思想显然是折叠过程是可预测的。然而，这一重要假设值得商榷，因为最近已揭示了该过程的混沌特性。本文是先前被 2011 年国际神经网络联合会议 (IJCNN11) 接收的一项工作的延伸，评估了一个用于蛋白质折叠预测的著名动力系统的拓扑行为。从数学上证明，二维疏水-亲水 (HP) 方格模型（本文简称为“二维模型”）中的折叠动力学确实是 Devaney 所定义的混沌动力系统。此外，通过研究无序的其他数学性质，即不可分解性、不稳定性、强传递性以及扩张常数和敏感常数，定性和定量地深化了该模型的混沌行为。随后讨论了这对生物学范式和利用该模型进行结构预测的一些影响。特别地，研究表明，由于其复杂行为，某些神经网络似乎无法准确预测该模型的演化。
引用
@article{arxiv.1608.05855,
title = {Protein Folding in the 2D Hydrophobic-Hydrophilic (HP) Square Lattice Model is Chaotic},
author = {Jacques M. Bahi and Nathalie Côté and Christophe Guyeux and Michel Salomon},
journal= {arXiv preprint arXiv:1608.05855},
year = {2016}
}
备注
Cognitive Computation (2012). arXiv admin note: text overlap with arXiv:1511.00139