Phase Behavior of Columnar DNA Assemblies
两个刚性平行线性DNA分子之间的配对相互作用不仅取决于它们的轴之间的距离，而且取决于它们的方位角取向。基于DNA-DNA静电对势，考虑了DNA螺旋对称性和吸附的反离子的数量和分布，研究了溶液中柱状B-DNA组装体的位置和取向有序性.通过晶格和计算得到的相图预测各种位置和方位有序的相位和捆绑过渡强烈依赖于counterboundary吸附模式。
2001-12-04 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Comment on "A generalized Langevin formalism of complete DNA melting transition"
我们表明，计算的DNA变性曲线有限（Peyrard-Bishop-Dauxois（PBD）链本质上是不确定的。
2009-02-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Melting Transition of Directly-Linked Gold Nanoparticle DNA Assembly
DNA解链和杂交是一个基本的生物学过程，也是许多现代生物技术应用中的关键步骤。限制在表面上的DNA表现出不同的行为从自由溶液中。DNA包覆的金纳米粒子体系表现出独特的相变，代表了一类新的复杂流体。根据DNA的序列，颗粒可以通过直接互补的DNA序列或通过其序列与连接到金纳米颗粒的序列互补的“接头”DNA彼此连接。我们观察到这两个不同的系统不同的熔融转变。
2005-03-10 physics.bio-ph physics.chem-ph
Structural correlations and melting of B-DNA fibres
尽管有许多尝试，DNA的热变性的理解仍然是一个挑战，由于缺乏在过渡的结构数据，因为标准的实验方法，DNA解链是在溶液中，不提供空间信息。我们报告了一个测量使用中子散射定向DNA纤维，以确定在双螺旋构象的熔融温度接近从下面的区域的大小。观察到B型DNA的布拉格峰随温度的变化，并测量了其宽度和积分强度。这些结果，补充了差示量热法研究B DNA纤维的熔化以及电泳和光学观察数据，分析在一维介观模型的DNA。
2011-06-14 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Theoretical investigation of finite size effects at DNA melting
我们研究了序列长度的有限性如何影响在DNA解链温度下发生的相变。为此，我们对传递积分法进行了改进，使之适用于计算具有开边界条件的有限序列的广延热力学量（配分函数、熵、比热等）和非广延热力学量（序参量和关联长度），并将改进后的方法应用于两种不同的动力学模型。我们表明，四舍五入的过渡明显发生时，序列的长度减少。我们还进行了有限尺寸标度分析的两个模型，并表明，奇异部分的自由能确实可以表示在一个齐次函数。然而，相关长度和配对碱基之间的平均间隔在熔融转变处发散，因此不再清楚应该将系统的长度与这两个量中的哪一个进行比较。此外，约瑟夫森的身份是满意的调查模型，使衍生的特征指数出现，例如，在表达的比热，需要一些照顾。
2007-03-07 physics.bio-ph
Adding a New Dimension to DNA Melting Curves
标准的DNA解链曲线记录了两条链的分离与温度的关系，但它们没有提供关于开口位置的任何信息。我们介绍了一种实验方法，它增加了一个新的维度的短DNA序列的熔解曲线，使我们能够记录在几个位置沿分子的开放程度一次。这增加了空间维度的熔解曲线，并允许一个精确的调查中的作用的碱基对序列的波动和变性的DNA双螺旋。我们说明了权力的方法，通过调查的影响，AT丰富的区域上的波动相邻域。
2009-08-19 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
First experimental tests of the Peyrard-Bishop model applied to the melting of very short DNAs
根据统计热力学理论计算了短链异质DNA在溶液中的熔解曲线，并与实验结果进行了比较。配分函数的计算基于Peyrard-Bishop哈密顿量，该哈密顿量已经被用于长DNA链解链的理论描述中。在短链的情况下，不仅需要考虑单碱基对之间氢键的断裂，而且需要考虑形成双螺旋的两条链的完全解离。
1998-02-24 physics.bio-ph q-bio
DNA melting: intra base-pair dynamics and a vector generalization of the Peyrard-Bishop-Dauxois model
National Hellenic Research Foundation（希腊国家研究基金会）；Universität Konstanz（康斯坦茨大学）
本文提出一个原子级
2026-04-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
How nanochannel confinement affects the DNA melting transition within the Poland-Scheraga model
当双链DNA分子被加热或暴露于变性剂时，两条链就会分离。该过程的统计物理学有着悠久的历史，通常用波兰-谢拉加（PS）模型来描述。这个模型的关键是熔化区域的构型熵（与相同大小的完整区域的熵相比），由环因子量化。在这项研究中，我们调查如何限制影响的DNA熔融转变，通过使用一个理想的高斯链的环因子。通过对PS模型的数值求解，我们证明了单链和双链DNA的解链温度依赖于DNA的持续长度。对于现实的持久性长度的值的熔化温度预计将随着通道直径的减小而减小。我们还表明，限制扩大熔化过渡。这些一般调查结果适用于调查的三种情况：即1。同源DNA，即沿着DNA分子的相同碱基对; 2.随机序列DNA，和3.“真正的”DNA，这里是T4噬菌体DNA。我们表明，情况2和3一般会产生更广泛的过渡比情况1。如果随机序列DNA具有相同的AT与GC碱基对比率，则情况3表现出与情况2相似的相变。提供了一个简单的分析估计的熔化温度的变化作为纳米通道直径的函数。对于同源DNA，我们还提出了一个分析预测的熔化概率作为温度的函数。
2015-05-08 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
A model for melting of confined DNA
当DNA分子被加热时，它们会变性。这发生在局部，因此形成熔化的单链DNA环，由完整的双链DNA片段连接。这种“熔化”转变的性质已经被深入研究。最近，由于实验确定了局限于纳米通道中的部分结合DNA的性质，对这个问题的兴趣激增。但是这种限制是如何影响熔化转变的呢？为了回答这个问题，我们介绍，并解决了一个模型预测如何限制影响熔化过渡的一个简单的模型系统，首先无视自我回避的效果。我们发现，过渡更平滑的窄通道。通过蒙特卡罗模拟，我们然后表明，一个模型，将自我回避定性显示相同的行为，禁闭的效果是强于在理想情况下。
2015-04-13 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
DNA hairpins primarily promote duplex melting rather than inhibiting hybridization
二级结构对DNA双链体形成的影响知之甚少。我们使用DNA的粗粒度模型表明，特定的3个和4个碱基对发夹结构分别将杂交率降低了2倍和10倍，与实验完全一致。相比之下，熔化速率加快了约100和约2000倍。这种令人惊讶的大加速发生，因为发夹形成在熔化过程中，稳定部分熔化状态，并促进解离。这些结果可能有助于指导DNA装置的设计，使用发夹来调节杂交和解离途径和速率。
2014-08-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Melting of genomic DNA: predictive modeling by nonlinear lattice dynamics
在基于非线性晶格动力学的Peyrard-Bishop-Dauxois（PBD）模型框架内研究了长链异质DNA链的解链行为。pBR 322质粒和完整T7噬菌体的数据已用于获得模型拟合并确定参数对盐含量的依赖性。对于完全fd噬菌体和$ϕ$ X174噬菌体的Y1和Y2片段预测的解链曲线在没有任何可调参数的情况下与实验良好一致。单碱基对开放的计算概率与亚氨基质子交换实验获得的值是一致的。
2010-08-04 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
The Boltzmann factor, DNA melting, and Brownian ratchets: Topics in an introductory physics sequence for biology and premedical students
提出了三个与生物学相关的有偏随机游走的例子：（1）一个DNA解链模型，模拟为DNA解链，它提供了一种方法来说明玻尔兹曼因子在生物学和医学预科学生熟知的场所中的作用;（2）解旋酶马达蛋白在解链双链DNA中的活性，例如，在复制叉处，这是布朗棘轮的一个例子;（3）由肌动蛋白聚合产生的力，这是另一种布朗棘轮，并且确定了肌动蛋白聚合速度的力和肌动蛋白浓度依赖性。
2011-05-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Statistical physics of the melting of inhomogeneous DNA
我们研究了序列的不均匀性如何影响DNA解链时发生的相变。与以往的作品，认为热力学量平均在许多不同的非均匀序列，我们专注于精确的序列，并研究了连续的局部开口，导致其解离。为此，我们进行了传输积分型计算与两种不同的动力学模型，即非均质Dauxois-Peyrard-Bishop模型和模型的基础上，我们最近提出了有限的堆叠hysteries。看来，对于这两种模式，异质性的本质影响是让不同部分的调查序列打开略有不同的温度。除了这种宏观效应之外，每个部分的局部孔径确实与具有相同长度的均匀序列的孔径非常相似。因此，每个局部开口过渡的舍入仅仅是尺寸效应。对于Dauxois-Peyrard-Bishop模型，具有几千个碱基对的序列仍然远离热力学极限，因此对于该模型，讨论与每个局部开口相关的转变的顺序是不合适的。相比之下，具有几百到几千个碱基对的序列非常接近我们提出的模型的热力学极限。因此，幂律成立的温度区间足够宽，可以估计临界指数。根据我们研究的几个例子，对于我们的模型，无序并不一定会导致跃迁阶数的降低。
2008-01-18 physics.bio-ph
Statistical mechanics of base stacking and pairing in DNA melting
我们提出了一个统计力学模型，其中明确引入碱基堆积和配对作为不同的自由度的DNA熔解。与以前的方法不同，该模型描述了在整个实验可达的温度范围内DNA二级结构的热变性。碱基配对通过拉链模型描述，碱基堆叠通过伊辛模型描述。我们目前的实验数据的unstacking过渡，利用观察，在适度低的pH值，这种过渡移动到实验可访问的温度。这些测量证实了伊辛模型方法确实是一个很好的描述基地堆积。另一方面，与实验的比较指出了简单的拉链模型描述碱基配对的局限性。
2004-11-22 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Experimental and theoretical studies of sequence effects on the fluctuation and melting of short DNA molecules
理解短DNA序列的解链，可以在遗传密码的尺度上探索DNA，并提出与已被广泛研究的超长序列所引起的问题截然不同的问题。我们通过实验和理论相结合的方法来研究这个问题。一种新的实验方法使我们能够将鸟嘌呤的开放沿着序列作为温度的函数进行映射。结果表明，非局部效应可能是重要的DNA，因为AT丰富的区域能够影响开放的碱基对，这是约10个碱基对的距离。一个早期的介观DNA模型被修改，以正确地描述与远低于熔化的单个碱基对的开放相关的时间尺度，并适当地考虑序列。使用该模型来分析一些特征序列，对于这些特征序列，可以获得关于熔化的详细实验数据[Mondek等人，2003 Europhys. Lett. { \bf 62} 452]，我们表明，我们必须引入AT丰富区域的非局部效应，以获得可接受的结果。这是第二个迹象，表明DNA的这些高度波动区域对其邻近区域的影响可以延伸到一定的距离。
2008-08-06 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Driving denaturation: Nanoscale thermal transport as a probe of DNA melting
DNA变性由于其与DNA转录的关系及其作为非线性结构转变的基本重要性而长期以来一直是深入研究的主题。然而，对这一现象的许多方面仍然知之甚少。现有的模型拟合得很好，与实验结果的分数与温度的未结合的碱基对。然而，这些相同的模型对其他基本量给出了不正确的结果。例如，预测的碱基对波动时间尺度-与转录相关-与实验观察到的数量级不同。在这里，我们表明，纳米级的热传输可以作为一个敏感的探针的基本微观机制负责的动态DNA变性。具体来说，我们表明，DNA的热传输特性发生显着和突然改变，因为它变性，这种改变编码的详细信息的动力学的热波动及其相互作用沿链。这一发现允许明确区分DNA变性模型。因此，测量热导率将使人们对这种重要分子的性质有新的了解。
2011-05-18 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph
Kinetic Pathways of the DNA Melting Transition
我们调查的DNA熔化过渡的动力学途径，使用可变范围版本的波兰-Scheraga（PS）和Peyrard-Dauxois-Bishop（PDB）模型的DNA。在PS模型中，我们构造了φ ^4-场论来计算临界液滴轮廓、初始生长模式和表征旋节线附近磁化率发散的指数。在PDB模型中，我们使用平均场分析来计算磁化率指数。我们比较这些理论结果与Monte Carlo和布朗动力学模拟PS和PDB模型，分别。我们发现，通过增加相互作用的范围，系统可以被带到接近pseudosinodal，并且在这个区域中的成核液滴是扩散的，与经典成核理论预测的紧凑液滴相反。
2013-03-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Phase Transition of DNA-Linked Gold Nanoparticle
利用光学吸收光谱研究了DNA包覆的金纳米粒子网络的熔化和杂化。单链，12个碱基的DNA加帽的金纳米颗粒与互补的单链，24个碱基的接头DNA连接，形成颗粒网络。与游离DNA相比，在这些网络化的DNA-纳米颗粒系统中观察到急剧的熔融转变。用渗流过渡现象解释了这种尖锐性。
2002-08-28 physics.bio-ph physics.med-ph q-bio
Nanomechanical resonance captures pre-melting transition in DNA unravelling
双链DNA通过中间变性的气泡片段热解开。内在地，波动在气泡边界处从与环境的非平衡（NE）能量交换而发生。然而，这样的细节变得模糊的大种群动力学在宏观尺度上，关联平衡路径的解开景观。在这项工作中，我们捕获的微流体悬臂与皮升样品的波动能量学的证据。我们利用纳米机械共振测量NE能量交换通过耗散，揭示了一个关键的预熔化转变在T~ 42 C。这意味着解开可能通过中间的气泡构象释放能量进行，足以解开气泡末端，帮助进一步解开。波动定理解释了观测结果，为研究其他生物现象中的波动动力学开辟了进一步的途径，这些生物现象也通过类似的NE能量学进行。
2018-09-20 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Thermodynamics of force-induced B-DNA melting: single-strand discreteness matters
B-DNA的过度拉伸目前被理解为力诱导的熔化。根据拉伸实验的几何形状，过度拉伸转变的力阈值约为65或110 pN。虽然Rouzina和Bloomfield \cite{RouzinaBloomfield2001a}已经正确地描述了力诱导熔化的机制，但两种力阈值都没有通过理论精确计算。在这项工作中，提出了一个详细的分析力-延伸曲线的基础上，描述的单链DNA的离散Kratky-Porod模型，符合（i）预期的轮廓长度从晶体学确定的单体距离，和（ii）高值的弹性拉伸模量所产生的共价键合。ss-DNA持久长度的估计值$λ= 1.0 $ nm处于目前已知估计值的低端，并反映了部分或完全拉伸状态的固有刚度，其中静电排斥效应预计最小。单链和双链DNA自由能的详细分析提供了过度拉伸力阈值的估计。在无约束几何结构中，预测阈值为64 pN。在约束的几何形状中，在允许熔融态的plectonemic拓扑的熵罚之后，预测的阈值为111 pN。
2019-02-15 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
DNA-based Artificial Nanostructures: Fabrication, Properties, and Applications
目录1.导言2. DNA基础知识3.将DNA附着到表面4。使用DNA制造纳米结构4.1纯DNA的纳米结构4.2基于DNA的金属纳米颗粒组装4.3使用DNA构建半导体颗粒阵列4.4 DNA导向的纳米线4.5 DNA功能化的碳纳米管4.6基于DNA的场晶体管4.7使用人工DNA的纳米纤维5.基于DNA的纳米结构作为生物传感器6. DNA连接的金纳米颗粒的性质6.1 DNA修饰的金纳米颗粒的聚集6.2 DNA连接的金纳米颗粒聚集体的熔化6.3外部变量对熔化性质的影响7.结论
2005-03-14 physics.bio-ph physics.chem-ph
Role of loop entropy in the force induced melting of DNA hairpin
在恒力系综中研究了单链DNA的动力学行为，它可以形成发夹结构。利用Langevin动力学模拟，我们得到了力-温度图，这与基于晶格模型的理论预测不同。对茎的极端碱基的概率分析表明，在高温下，发夹到卷曲的转变是熵主导的，并且环在其打开中起重要作用。然而，在低温下，转变是力驱动的，发夹从茎侧打开。结果表明，弹性能起着至关重要的作用，在高的力。结果表明，相图与理论预测有很大差异。
2011-07-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Nonequilibrium Work Fluctuations in Force-induced Melting of a Short B-DNA
本研究通过对12碱基对B-DNA进行恒速拉伸实验测量非平衡功，并利用Jarzynski等式准确计算出DNA平衡态与力诱导熔解态之间的自由能差。
2025-08-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
Local Cooperativity Mechanism in the DNA Melting Transition
提出了一个新的DNA解链转变的统计力学模型。碱基配对和堆叠被视为单独的自由度，配对和堆叠之间的相互作用是由一组本地规则，模仿在真实分子的几何约束。这种微观机制内在地解释了与气泡成核的自由能惩罚相关的协同性。该模型描述了光谱测定的实验熔化曲线的未配对和未堆叠部分。此外，该模型解释了所观察到的最近邻（NN）型模型中使用的有效热力学参数的温度依赖性。我们计算的配分函数的模型通过传递矩阵的形式主义，我们也推广到包括非局部链熵项。这一部分介绍了一个新的参数化的Yeramian样的转移矩阵方法的波兰-Scheraga描述的DNA熔解。该模型在齐次热力学极限下是精确可解的，并且我们计算了所有的可观测量而不使用大配分函数。众所周知，这类模型在完全链分离的温度下具有一阶或连续的相变，这取决于气泡熵的指数值。
2005-06-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamical versus statistical mesoscopic models for DNA denaturation
最近，我们提出了一个动态介观模型的DNA，这是基于，像统计的，网站相关的有限堆叠和配对的双折射。在本文中，我们首先描述了如何改变这个模型的参数，以获得更好的协议与实验结果，没有解决到现在为止，如机械解压缩，临界温度的序列长度的演变，和温度分辨率的预测。我们表明，新参数的模型提供的结果是在定量的统计模型所获得的协议。动力学模型的临界性质的调查表明，DNA变性看起来像一个一级相变在一个广泛的温度区间，但必然存在，非常接近的临界温度，交叉到另一个政权。在第二种状态下熔融动力学的确切性质仍有待阐明。我们最后指出，从统计和动力学模型推断的熔化过渡的物理描述是不完全相同的，并讨论我们的模型从生物学的角度来看的相关性。
2008-11-19 physics.bio-ph
Homochirality through Photon-Induced Melting of RNA/DNA: the Thermodynamic Dissipation Theory of the Origin of Life
生命分子的同手性一直是一个令人烦恼的问题，至今没有普遍接受的解决方案。由于手性核苷酸的外消旋混合物阻碍RNA和DNA的延伸和复制，因此理解同手性的起源对生命起源的研究具有重要意义。在这里，我们提出了一个新的解决方案的同手性问题的基础上最近提出的热力学耗散理论的起源生命。当太古代海洋表面温度接近RNA/DNA的变性温度时，RNA/DNA的不对称的右手-左手光子诱导的变性发生，同手性被认为是逐渐并入新兴生命的结果。这种差异变性的成功可能是由于下午晚些时候表面水温最高时的右旋圆偏振海底光，以及RNA/DNA小片段从220 nm延伸到260 nm的负圆二色谱带。一个数值模型表明这样的机制在采购100%的同手性的RNA或DNA从原来的外消旋溶液在不到500太古代假设的光子吸收阈值复制代表互补链之间的氢键能的功效。由于正结构互补性，NAD-核酸对L-氨基酸具有更大的亲和力，并且由于D-RNA/DNA+ L-氨基酸复合物在200 - 300 nm之间也具有负圆二色谱带，因此氨基酸的同手性也可以通过该理论来解释。
2010-10-06 astro-ph.EP physics.bio-ph
The thermal denaturation of DNA studied with neutron scattering
脱氧核糖核酸（DNA）的熔化转变，即双螺旋结构的链在一定温度下完全分离，已经用中子散射表征。从B型纤维DNA的布拉格峰已被测量为温度的函数，其宽度和积分强度已被解释使用Peyrard-Bishop-Dauxois（PBD）模型，只有一个自由参数。该实验是独一无二的，因为它通过其他技术无法实现的熔融转变提供了分子的空间相关性。
2011-01-10 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Effects of mechanical strain on thermal denaturation of DNA
当暴露于高温时，由于链上的DNA片段变性，多余的连接数被分子的未变性部分吸收。由于未变性部分的过度卷绕而产生的机械能原则上可以改变热变性过程的性质。假设与这种过度缠绕相关的应变没有得到缓解，我们发现，一个简单的模型应变改变熔化导致抑制的熔化过渡时，不变的过渡是连续的。当熔化转变是第一级时，在没有与过卷绕相关的应变的情况下，修改是第三级相变。
2001-05-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Exons, introns and DNA thermodynamics
真核生物的基因的特征在于蛋白质编码片段，外显子，被内含子中断，即DNA片段，其不携带任何对蛋白质合成有用的信息。我们分析了随机选择的人类cDNA序列的熔解行为，这些cDNA序列是通过去除所有内含子从基因组DNA中获得的。外显子和解链域之间观察到明确的对应关系。这一发现可能为基因进化的物理机制提供新的见解。
2005-09-27 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Modeling DNA beacons at the mesoscopic scale
我们报告模型计算DNA单链描述的平衡动力学和动力学的发夹形成和熔化。建模是在单基地的水平。链刚性描述在简单的聚合物模型;替代计算使用自由旋转链和离散Kratky-Porod模型进行报告。根据Peyrard-Bishop-Dauxois哈密顿量对茎形成进行建模。在一个有效的自由能景观的扩散控制的运动方面的动力学的开放和关闭。解链曲线，解链温度对环长度的依赖性，以及动力学时间尺度与从形成聚（T）环的荧光DNA信标获得的实验数据半定量一致。链刚性的变化不足以解释闭合的大活化焓和在形成聚（A）环的发夹中观察到的强环长度依赖性。单链DNA或RNA建模的影响进行了讨论。
2007-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Sharp DNA denaturation in a helicoidal mesoscopic model
Peyrard-Bishop DNA模型描述了具有简单势的分子相互作用，其允许有效地计算解链温度。然而，它是基于不考虑螺旋扭曲或任何其他相关分子尺寸的哈密顿量。在这里，我们从一个更现实的3D模型，并制定出几个近似，以达到一个新的非线性一维哈密顿与扭曲角的依赖。我们的近似值进行了数值比较，全三维计算，并建立其有效性，在政权的小角度。对于长的DNA序列，我们得到尖锐的，一阶的熔化，过渡。
2020-05-25 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Sequence-dependent thermodynamics of a coarse-grained DNA model
我们引入了一个粗粒度DNA模型的序列依赖参数化[T。E. Ouldridge，A. A.路易斯和J.P.K. Doye，J.Chem.Phys.134，085101（2011）]，最初设计用于再现具有平均序列的DNA分子的性质。新的参数化引入了序列依赖性堆叠和碱基配对的相互作用强度，选择重现短双链体的解链温度。通过开发直方图重新加权技术，我们能够将我们的参数拟合到数千个序列的解链温度。为了证明该模型的灵活性，我们研究了序列对以下各项的影响：（a）单链的非均质堆叠转变，（b）双链体在其熔点磨损的倾向，（c）堆叠强度的影响环中发夹的熔化温度，（d）单链的力延伸性质和（e）接吻环复合物的结构。在可能的情况下，我们比较我们的结果与实验数据，并找到一个很好的协议。一个名为oxDNA的模拟代码，实现了我们的模型，可以作为免费软件使用。
2012-07-14 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Secondary structure formation of homopolymeric single-stranded nucleic acids including force and loop entropy: implications for DNA hybridization
环是折叠的DNA和RNA分子中必不可少的二级结构元件，并且在接近解链转变时增殖。使用的核酸二级结构的理论，占对数熵cln m的长度为m的循环，我们研究均聚单链核酸链下的外力和不同的温度。在长链的热力学极限中，链显示低温/低力紧凑（折叠）结构和高温/高力熔融（未折叠）结构之间的相变。c对相图，临界指数，熔化，和力延伸曲线的影响，推导出解析。当拉力为零时，只有在环指数2 < c < 2.479的有限范围内，才可能发生熔融转变;当c <= 2时，链总是处于折叠相，而当2.479 < c时，链总是处于展开相。力诱导的熔融转变与奇异行为是可能的所有环指数c < 2.479，可以观察到实验单分子力谱。这些发现对双链核酸的杂交或变性有意义。用于核酸双链体解链的波兰-谢拉加模型不允许双链的变性区域中相同链上的核苷酸之间的碱基配对。如果序列允许这些链内碱基对，我们表明，对于一个现实的循环指数C ~ 2.1明显的二级结构内出现的单链。这导致双链体的熔化温度低于Poland-Scheraga模型的预测。此外，这些二级结构使表征双链的变性区域的重量的有效环指数重新归一化，并且因此影响双链体解链转变的普遍方面。
2011-04-28 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Order of the phase transition in models of DNA thermal denaturation
我们研究了一个描述双链DNA链解链的模型的行为。对具有位移相关刚度常数和Morse现场势的模型进行了数值分析;取决于刚度参数，示出具有（i）具有“nu_vertical”= -β = 1的二阶过渡，“nu_parallel”= gamma/2 = 2（Morse势的短程吸引部分的特征）或（ii）具有有限熔化熵、不连续的束缚对分数、发散的关联长度的一级跃迁，临界指数“nu_vertical”= - beta = 1/2，“nu_parallel”= gamma/2 = 1。
2000-04-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
On the effect of force on DNA in the Peyrard-Bishop-Dauxois model
The Institute of Mathematical Problems of Biology, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院生物数学问题研究所）
本文研究了外力对DNA双螺旋断裂动力学的影响，利用PBD模型分析了力作用点对氢键断裂和变性过程的影响，并探讨了滞回现象。
2026-01-22 physics.bio-ph
Effect of Temperature and TiO$_{2}$ NP Concentration on DNA Stability under Conditions Close to Physiological Ones
本文通过热变性法和动态光散射研究接近生理条件下TiO₂纳米颗粒浓度对DNA热稳定性的影响，发现DNA在颗粒表面形成有序结构且纳米组装体在pH 7下保持稳定、不发生聚集。
2024-10-19 physics.bio-ph
One dimensional Confinement of Electric Field and Humidity Dependent DNA Conductivity
从理论上研究了DNA组装体电导与相对湿度的关系。根据先前的建议，我们考虑通过DNA分子吸附的水层的离子电导率。湿度的增加导致水层的增长。由于水极化的变化，离子的结合能取决于水层的厚度。由于水中电场的低维限制，这种依赖性在水层厚度较小时非常强。我们发现，离子浓度的相关变化可以解释电导率的六个数量级的增加，相对湿度从0.05增长到0.95
2009-12-23 physics.bio-ph physics.chem-ph
Effects of Eye-phase in DNA unzipping
研究了在链的内部施加力时，DNA解链过程中出现的“眼相”及其作用。这里介绍的氢键的方向性显示了力-延伸曲线的振荡，类似于在蛋白质解折叠实验中看到的“锯齿”振荡。中间体（发夹）和堆积能量的熔化配置文件的影响也进行了讨论。
2007-04-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Effects of the size and concentration of depleting agents on the stabilization of the double-helix structure and DNA condensation: a single molecule force spectroscopy study
本研究利用单分子力谱技术，揭示了耗竭剂的尺寸和浓度对DNA凝聚及双螺旋结构稳定化的影响，发现DNA凝聚阈值浓度、熔融平台力值及平均长度均强烈依赖于耗竭剂尺寸，有助于理解拥挤细胞环境中大分子对DNA相关功能的作用。
2023-10-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
DNA Calorimetric Force Spectroscopy at Single Base Pair Resolution
本研究结合温度跃变光阱的单DNA机械解链实验与机器学习，推导出NN模型的温度相关能量参数，并测量了十个未知的热容变化参数$ΔC_p$，为准确研究各类核酸结构提供了开创性方法。
2024-04-29 physics.bio-ph q-bio.BM
Effect of ionic ordering in conductivity experiments of DNA aqueous solutions
通过电导率实验研究了DNA水溶液中离子有序性的影响。在28 ~ 70 ℃温度范围内对DNA与KCl盐的溶液进行电导率测量。盐浓度从0到2 M不等。还进行了不含DNA但具有相同浓度KCl盐的溶液的电导率。结果表明，在无盐溶液中，DNA的双螺旋发生了熔解过程，而在加盐溶液中，DNA的大分子不发生变性。当盐浓度低于某一临界值（0.4M）时，DNA溶液的电导率高于不含DNA的KCl水溶液的电导率。从临界浓度开始，KCl溶液的电导率高于添加盐的DNA溶液的电导率。为了描述实验数据，基于电解质理论阐述了唯象模型。在开发模型的框架中，引入了一种对抗排序机制。根据这一机理，在低盐浓度下，体系的电导率是由DNA离子水合壳层的反离子引起的。增加盐的量到临界浓度，反离子凝聚在DNA聚阴离子上。盐浓度的进一步增加导致DNA-盐复合物的形成，这降低了系统的电导率。
2014-01-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Self-organised criticality in base-pair breathing in DNA with a defect
我们分析了一个12个碱基对的DNA序列中的碱基对呼吸，其中心有一个有缺陷的碱基。我们使用全原子分子动力学（MD）模拟和随机微分方程系统（SDD）。在这两种情况下，傅立叶分析的轨迹揭示了自组织的关键行为的呼吸的碱基对。基间距离的傅里叶变换（FT）显示出幂律行为，梯度接近-1。尺度不变的行为，我们已经发现的碱基对呼吸对应于大规模DNA开放（或“融化”）的成核阶段，这个过程是一个（二阶）相变的观点提供了证据。虽然在我们的随机力的系统中引入了白噪声，FT的位移表现出粉红色的噪声，在AMBER/MD模拟的位移。
2011-04-21 cond-mat.soft math.DS nlin.AO
