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Enregistrement W6947760464 · doi:10.4230/lipics.dna.29.5

Revisiting Hybridization Kinetics with Improved Elementary Step Simulation

2023· article· en· W6947760464 sur OpenAlexaff

Notice bibliographique

RevueDROPS (Schloss Dagstuhl – Leibniz Center for Informatics) · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineComputer Science
ThématiqueResearch Data Management Practices
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésKinetic energySet (abstract data type)Markov chainMarkov processWork (physics)Elementary reactionBayesian probabilityInferenceBase (topology)

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Nucleic acid strands, which react by forming and breaking Watson-Crick base pairs, can be designed to form complex nanoscale structures or devices. Controlling such systems requires accurate predictions of the reaction rate and of the folding pathways of interacting strands. Simulators such as Multistrand model these kinetic properties using continuous-time Markov chains (CTMCs), whose states and transitions correspond to secondary structures and elementary base pair changes, respectively. The transient dynamics of a CTMC are determined by a kinetic model, which assigns transition rates to pairs of states, and the rate of a reaction can be estimated using the mean first passage time (MFPT) of its CTMC. However, use of Multistrand is limited by its slow runtime, particularly on rare events, and the quality of its rate predictions is compromised by a poorly-calibrated and simplistic kinetic model. The former limitation can be addressed by constructing truncated CTMCs, which only include a small subset of states and transitions, selected either manually or through simulation. As a first step to address the latter limitation, Bayesian posterior inference in an Arrhenius-type kinetic model was performed in earlier work, using a small experimental dataset of DNA reaction rates and a fixed set of manually truncated CTMCs, which we refer to as Assumed Pathway (AP) state spaces. In this work we extend this approach, by introducing a new prior model that is directly motivated by the physical meaning of the parameters and that is compatible with experimental measurements of elementary rates, and by using a larger dataset of 1105 reactions as well as larger truncated state spaces obtained from the recently introduced stochastic Pathway Elaboration (PE) method. We assess the quality of the resulting posterior distribution over kinetic parameters, as well as the quality of the posterior reaction rates predicted using AP and PE state spaces. Finally, we use the newly parameterised PE state spaces and Multistrand simulations to investigate the strong variation of helix hybridization reaction rates in a dataset of Hata et al. While we find strong evidence for the nucleation-zippering model of hybridization, in the classical sense that the rate-limiting phase is composed of elementary steps reaching a small "nucleus" of critical stability, the strongly sequence-dependent structure of the trajectory ensemble up to nucleation appears to be much richer than assumed in the model by Hata et al. In particular, rather than being dominated by the collision probability of nucleation sites, the trajectory segment between first binding and nucleation tends to visit numerous secondary structures involving misnucleation and hairpins, and has a sizeable effect on the probability of overcoming the nucleation barrier.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesMéta-épidémiologie (sens strict), Communication savante
Catégories consensuellesCommunication savante
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,783
Score d'incertitude au seuil1,000

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0030,024
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,043
Tête enseignante GPT0,328
Écart entre enseignants0,285 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; les deux têtes enseignantes s’accordent sur ce qui est montré ici.

Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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