]> git.donarmstrong.com Git - ool/lipid_simulation_formalism.git/commitdiff
add the rest of raphael's changes
authorDon Armstrong <don@donarmstrong.com>
Tue, 21 Mar 2017 02:57:05 +0000 (19:57 -0700)
committerDon Armstrong <don@donarmstrong.com>
Tue, 21 Mar 2017 02:57:05 +0000 (19:57 -0700)
kinetic_formalism_competition.Rnw

index c008d79bf1e1fe70456f9f5ad7444cab7be63c39..e2a375c65b64ebde0bae514aa9d912f9c965f49d 100644 (file)
@@ -63,7 +63,7 @@
 <<load.libraries,echo=FALSE,results="hide",warning=FALSE,message=FALSE,error=FALSE,cache=FALSE>>=
 opts_chunk$set(dev="CairoPDF",out.width="\\columnwidth",out.height="0.7\\textheight",out.extra="keepaspectratio")
 opts_chunk$set(cache=TRUE, autodep=TRUE)
-options(scipen = -2, digits = 1)
+options(scipen = -1, digits = 2)
 library("lattice")
 library("grid")
 library("Hmisc")
@@ -151,19 +151,22 @@ kf <- (as.numeric(kf.prime)*10^-3)/(63e-20*6.022e23)
 @ 
 
 Each of the 5 lipid types has different kinetic parameters; where
-available, these were taken from literature.
+available, these were taken from literature (\cref{tab:kinetic_parameters_lipid_types}).
 
 \begin{table}
   \centering
   \begin{tabular}{c c c c c c c c}
     \toprule
-    Type & $k_\mathrm{f}$ $\left(\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}\right)$ & $k'_\mathrm{f}$ $\left(\frac{1}{\mathrm{M} \mathrm{s}}\right)$ & $k_\mathrm{b}$ $\left(\mathrm{s}^{-1}\right)$ & Area $\left({Å}^2\right)$ & Charge & $\mathrm{CF}1$ & Curvature \\
-        \midrule
-    PC   & $\Sexpr{to.latex(format(digits=3,scientific=TRUE,kf[1]))}$ & $3.7 \times 10^6$ & $2   \times 10^{-5}$ & 63 & 0  & 2  & 0.8  \\
-    PS   & $\Sexpr{to.latex(format(digits=3,scientific=TRUE,kf[2]))}$ & $3.7 \times 10^6$ & $1.25\times 10^{-5}$ & 54 & -1 & 0  & 1    \\
-    CHOL & $\Sexpr{to.latex(format(digits=3,scientific=TRUE,kf[3]))}$ & $5.1 \times 10^7$ & $2.8 \times 10^{-4}$ & 38 & 0  & -1 & 1.21 \\
-    SM   & $\Sexpr{to.latex(format(digits=3,scientific=TRUE,kf[4]))}$ & $3.7 \times 10^6$ & $3.1 \times 10^{-3}$ & 61 & 0  & 3  & 0.8  \\
-    PE   & $\Sexpr{to.latex(format(digits=3,scientific=TRUE,kf[5]))}$ & $2.3 \times 10^6$ & $1   \times 10^{-5}$ & 55 & 0  & 0  & 1.33 \\
+    Type & $k_\mathrm{f}$ $\left(\frac{\mathrm{m}}{\mathrm{s}}\right)$ 
+    & $k'_\mathrm{f}$ $\left(\frac{1}{\mathrm{M} \mathrm{s}}\right)$
+    & $k_\mathrm{b}$ $\left(\mathrm{s}^{-1}\right)$ 
+    & Area $\left({Å}^2\right)$ & Charge & $\mathrm{CF}1$ & Curvature \\
+    \midrule
+    PC   & $\Sexpr{kf[1]}$ & $3.7 \times 10^6$ & $2   \times 10^{-5}$ & 63 & 0  & 2  & 0.8  \\
+    PS   & $\Sexpr{kf[2]}$ & $3.7 \times 10^6$ & $1.25\times 10^{-5}$ & 54 & -1 & 0  & 1    \\
+    CHOL & $\Sexpr{kf[3]}$ & $5.1 \times 10^7$ & $2.8 \times 10^{-4}$ & 38 & 0  & -1 & 1.21 \\
+    SM   & $\Sexpr{kf[4]}$ & $3.7 \times 10^6$ & $3.1 \times 10^{-3}$ & 61 & 0  & 3  & 0.8  \\
+    PE   & $\Sexpr{kf[5]}$ & $2.3 \times 10^6$ & $1   \times 10^{-5}$ & 55 & 0  & 0  & 1.33 \\
     \bottomrule
   \end{tabular}
   \caption{Kinetic parameters and molecular properties of lipid types}
@@ -189,7 +192,7 @@ however, \citet{Estronca2007:dhe_kinetics} measured the transfer of
 $\frac{1}{\mathrm{M} \mathrm{s}}$. We assume that this value is close
 to that of \ac{CHOL}, and use it for $k_{\mathrm{f}_\mathrm{\ac{CHOL}}}$. In the case of
 \ac{PE}, \citet{Abreu2004:kinetics_ld_lo} measured the association of
-\ac{NBDDMPE} with \ac{POPC} \acp{LUV} found a value for $k_\mathrm{f}$ of $2.3 \times 10^{6}$~%
+\ac{NBDDMPE} with \ac{POPC} \acp{LUV} and found a value for $k_\mathrm{f}$ of $2.3 \times 10^{6}$~%
 $\frac{1}{\mathrm{M} \mathrm{s}}$. These three authors used a slightly
 different kinetic formalism ($\frac{d\left[A_v\right]}{dt} =
 k'_\mathrm{f}[A_m][L_v] - k_\mathrm{b}[A_v]$), so we correct their values of $k_\mathrm{f}$ by
@@ -1068,11 +1071,11 @@ popViewport(2)
 
 The less a monomer's intrinsic curvature matches the average curvature
 of the vesicle in which it is in, the greater its rate of efflux. If
-the difference is 0, $cu_\mathrm{f}$ needs to be one. To map negative and
+the curvatures match exactly, $cu_\mathrm{f}$ needs to be one. To map negative and
 positive curvature to the same range, we also need take the logarithm.
-Positive and negative curvature lipids cancel each other out,
-resulting in an average curvature of 0; the average of the log also
-has this property. Increasing mismatches in curvature increase the
+Positive ($cu > 1$) and negative ($0 < cu < 1$) curvature lipids cancel each other out,
+resulting in an average curvature of 1; the average of the log also
+has this property (average curvature of 0). Increasing mismatches in curvature increase the
 rate of efflux, but asymptotically. An equation which satisfies these
 criteria has the form $cu_\mathrm{f} = a^{1-\left(b\left( \left< \log
         cu_\mathrm{vesicle} \right> -\log
@@ -1095,7 +1098,7 @@ $\Sexpr{format(digits=3,to.kcal(7^(1-1/(20*(-0.013-log(1.3))^2+1))))}\frac{\math
 for monomers with curvature 1.3 to
 $0\frac{\mathrm{kcal}}{\mathrm{mol}}$ for monomers with curvature near
 1. The full range of values possible for $cu_\mathrm{b}$ are shown in
-\cref{fig:cub_graph}
+\cref{fig:cub_graph}.
 
 % \RZ{What about the opposite curvatures that actually do fit to each
 %   other?}
@@ -1180,10 +1183,11 @@ will also show an increase in their dissociation constant.
 The most common $\left<l_\mathrm{vesicle}\right>$ is around $17.75$,
 which leads to a range of $\Delta \Delta G^\ddagger$ from
 $\Sexpr{format(digits=3,to.kcal(3.2^abs(12-17.75)))}
-\frac{\mathrm{kcal}}{\mathrm{mol}}$ for monomers with length 12 to
+\frac{\mathrm{kcal}}{\mathrm{mol}}$ for monomers with length 12 
+to $0\frac{\mathrm{kcal}}{\mathrm{mol}}$
+for monomers with length near 18 to
 $\Sexpr{format(digits=3,to.kcal(3.2^abs(24-17.75)))}\frac{\mathrm{kcal}}{\mathrm{mol}}$
-for monomers with length 24 to $0\frac{\mathrm{kcal}}{\mathrm{mol}}$
-for monomers with length near 18. The full range of possible values of
+for monomers with length 24. The full range of possible values of
 $l_\mathrm{b}$ are shown in \cref{fig:lb_graph}
 
 % (for methods? From McLean84LIB: The activation free energies and free
@@ -1384,15 +1388,15 @@ small number of components which are devoid of \ac{CHOL}.
 Once the components of the environment have been selected, their
 concentrations are determined. In experiments where the environmental
 concentration is the same across all lipid components, the
-concentration is set to $10^{-10}\mathrm{M}$. In other cases, the
+concentration is set to $10^{-10}$~M. In other cases, the
 environmental concentration is set to a random number from a gamma
 distribution with shape parameter 2 and an average of
-$10^{-10}\mathrm{M}$. The base concentration ($10^{-10}\mathrm{M}$)
+$10^{-10}$~M. The base concentration ($10^{-10}$~M)
 can also be altered at the initialization of the experiment to
 specific values for specific lipid types or components.
 
 The environment is a volume which is the maximum number of vesicles
-from a single simulation (4096) times the maximum size of the vesicle
+from a single simulation (4096) times the size of the vesicle
 (usually 10000) divided by Avagadro's number divided by the total
 environmental lipid concentration, or usually
 \Sexpr{4096*10000/6.022E23/141E-10}~L.
@@ -1403,9 +1407,10 @@ Initial vesicles are seeded by selecting lipid molecules from the
 environment until the vesicle reaches a specific starting size. The
 vesicle starting size has gamma distribution with shape parameter 2
 and a mean of the per-simulation specified starting size, with a
-minimum of 5 lipid molecules. Lipid molecules are then selected to be
-added to the lipid membrane according to four different methods. In
-the constant method, molecules are added in direct proportion to their
+minimum of 5 lipid molecules, or can be specified to have a precise
+number of molecules. Lipid molecules are then selected to be added to
+the lipid membrane according to four different methods. In the
+constant method, molecules are added in direct proportion to their
 concentration in the environment. The uniform method adds molecules in
 proportion to their concentration in the environment scaled by a
 uniform random value, whereas the random method adds molecules in
@@ -1453,7 +1458,7 @@ Determining the number of molecules to add to the lipid membrane
 vesicle $S_\mathrm{vesicle}$ (see \cref{sec:ves_prop}), the time interval
 $dt$ during which lipids are added, the base $k_{\mathrm{f}i}$, and the
 concentration of the monomer in the environment
-$\left[C_{i\mathrm{vesicle}}\right]$ (see \cref{eq:state}).
+$\left[C_{i\mathrm{monomer}}\right]$ (see \cref{eq:state}).
 $k_{\mathrm{f}i\mathrm{adj}}$ is calculated (see \cref{eq:kf_adj}) based on the
 vesicle properties and their hypothesized effect on the rate (in as
 many cases as possible, experimentally based)