NetSci: A Library for High Performance Biomolecular Simulation Network Analysis Computation

计算 计算机科学 网络分析 数据科学 工程类 算法 电气工程
作者
Andrew Stokely,Lane W. Votapka,Marcus Hock,Abigail E. Teitgen,J. Andrew McCammon,Andrew McCullough,Rommie E. Amaro
标识
DOI:10.26434/chemrxiv-2024-fjrpp
摘要

We present the Netsci program - an open-source scientific software package that leverages GPU acceleration and a k-nearest-neighbor algorithm in order to estimate the mutual information (MI) between data in a set. The GPU acceleration presented here, as an improvement upon existing estimators, enables calculation speeds several orders of magnitude faster than CPU-based implementations, all with dataset size limits determined only by the available hardware. To demonstrate the validity and usefulness of Netsci, we show that the MI is correctly computed for the analytically-verifiable two-dimensional Gaussian distribution, and we also reproduce the generalized correlation (GC) analysis performed in an earlier study on the B1 domain of protein G. In addition, we apply Netsci to the analysis of molecular dynamics simulations of the Sarcoendoplasmic Reticulum Calcium-ATPase (SERCA) pump. Specifically, we use Netsci to understand the allosteric mechanisms and pathways of SERCA, and compare the differential effects of the binding of two nucleotides, ATP and 2'-deoxy-ATP (dATP). We determine that ATP binding to SERCA, compared to dATP, induces differential allosteric effects. The most likely information pathways from the bound nucleotide to the calcium binding domain are also predicted using our MI estimator in combination with network analysis tools on the SERCA pump, which differs based on the bound nucleotide. Netsci is shown to be a useful program for the estimation of MI and GC within general datasets, and for the analysis of intraprotein communication and information transfer, in particular.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
一二三完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
Dotson发布了新的文献求助10
2秒前
小马甲应助Honahlee采纳,获得10
2秒前
可爱的函函应助jl采纳,获得10
2秒前
五六七完成签到 ,获得积分10
2秒前
科研渣渣发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
东winter发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
yuqin完成签到,获得积分10
4秒前
ji发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
科研通AI6应助孤独千愁采纳,获得10
5秒前
清脆映真发布了新的文献求助10
5秒前
Irena完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
600完成签到,获得积分10
5秒前
滴滴哒发布了新的文献求助10
5秒前
搜集达人应助Dotson采纳,获得10
6秒前
王卫应助xu采纳,获得10
6秒前
rjhgh完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
BIO完成签到,获得积分20
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
Mine_cherry应助wtl采纳,获得10
8秒前
框框发布了新的文献求助10
8秒前
Irena发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
东winter完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
yu关闭了yu文献求助
10秒前
10秒前
lunlun发布了新的文献求助30
11秒前
leinuo077完成签到,获得积分10
11秒前
清脆映真完成签到,获得积分10
11秒前
biu完成签到,获得积分10
12秒前
风乘万里发布了新的文献求助50
12秒前
蓝茶完成签到,获得积分10
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
Encyclopedia of Agriculture and Food Systems Third Edition 2000
人脑智能与人工智能 1000
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
Pharmacology for Chemists: Drug Discovery in Context 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5608407
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4693040
关于积分的说明 14876313
捐赠科研通 4717445
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2544206
邀请新用户注册赠送积分活动 1509230
关于科研通互助平台的介绍 1472836