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Heat flow random walks in biomolecular systems using symbolic transfer entropy and graph theory
Journal of Molecular Graphics and Modelling ( IF 2.9 ) Pub Date : 2021-01-12 , DOI: 10.1016/j.jmgm.2021.107838
Hiqmet Kamberaj 1
Affiliation  

This study combines the information- and graph-theoretic measures to investigate the cluster modulation of the amino acid residues and nucleotides at complex biomolecular interfaces. The symbolic transfer entropy is used as an information-theoretic measure. I also used graph theory to obtain information and heat flow weighted digraph models used to study the topology of information and heat flow paths at complex biomolecular interfaces. I introduce the graph-theoretic measures, such as the influence score and betweenness centrality, to identify the most influential amino acid and nucleotide sequences as sources of the information and absorb centers of the structure’s heat flow. PageRank-like random walks algorithm is used to analyze the network of amino acid and nucleotide sequences at the protein-RNA interface combined with weighted digraph models. The cluster analysis using graph-theoretic measures revealed the modular molecular structure and the mechanism of the binding interface. In this study, the first benchmark system is an intuitive directed information flow network used to test the algorithms, and the second benchmark is a protein-RNA complex system. The approach was able to identify the most influential amino acid residues and nucleotides. Furthermore, the statistical cluster analysis using graph-theoretic measures revealed the modular molecular structure and the binding mechanism at the interface.



中文翻译:

使用符号传递熵和图论的生物分子系统中的热流随机游走

这项研究结合了信息理论和图论方法,以研究复杂生物分子界面上氨基酸残基和核苷酸的簇调节。符号转移熵用作信息理论量度。我还使用图论来获取信息和热流加权二元模型,该模型用于研究复杂生物分子界面上的信息和热流路径的拓扑。我介绍了图论测量方法,例如影响力得分和中间性中心,以确定最有影响力的氨基酸和核苷酸序列作为信息来源,并吸收结构热流的中心。类似于PageRank的随机游走算法用于结合加权有向图模型来分析蛋白质-RNA界面上的氨基酸和核苷酸序列网络。使用图论方法进行的聚类分析揭示了模块分子结构和结合界面的机理。在本研究中,第一个基准系统是用于测试算法的直观定向信息流网络,第二个基准是蛋白质-RNA复合系统。该方法能够鉴定出最具影响力的氨基酸残基和核苷酸。此外,使用图论方法的统计聚类分析揭示了界面处的模块分子结构和结合机理。使用图论方法进行的聚类分析揭示了模块分子结构和结合界面的机理。在本研究中,第一个基准系统是用于测试算法的直观定向信息流网络,第二个基准是蛋白质-RNA复合系统。该方法能够鉴定出最具影响力的氨基酸残基和核苷酸。此外,使用图论方法的统计聚类分析揭示了界面处的模块分子结构和结合机理。使用图论方法进行的聚类分析揭示了模块分子结构和结合界面的机理。在本研究中,第一个基准系统是用于测试算法的直观定向信息流网络,第二个基准是蛋白质-RNA复合系统。该方法能够鉴定出最具影响力的氨基酸残基和核苷酸。此外,使用图论方法的统计聚类分析揭示了界面处的模块分子结构和结合机理。该方法能够鉴定出最具影响力的氨基酸残基和核苷酸。此外,使用图论方法的统计聚类分析揭示了界面处的模块分子结构和结合机理。该方法能够鉴定出最具影响力的氨基酸残基和核苷酸。此外,使用图论方法的统计聚类分析揭示了界面处的模块分子结构和结合机理。

更新日期:2021-02-01
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