How dsDNA breathing enhances its flexibility and instability on short length scales
我们研究了短dsDNA的意外的高灵活性，最近已被报道的一些实验。通过Langevin动力学模拟我们的呼吸DNA模型，首先我们观察到双链体内气泡的形成，并在末端分叉，尺寸分布与轮廓长度无关。我们发现，这些局部变性在生理温度下，尽管他们的罕见和短暂的存在，可以大大降低持久长度与实验一致的短DNA片段。
2010-01-13 cond-mat.soft
Weak Nanoscale Chaos And Anomalous Relaxation in DNA
与聚合物和玻璃类似，水合生物分子中的异常非指数弛豫通常归因于自由能景观的复杂性。最近发现，末端DNA碱基对的氢键呼吸表现出缓慢的幂律松弛归因于弱哈密顿混沌，与实验数据相似的参数。在这里，这种运动和光谱信号之间的关系进行了研究，在DNA与插入到碱基对堆栈的小分子光探针测量。为此，早期的计算方法与分析理论相结合，适用于实验DNA片段。据发现，呼吸动力学的强度强烈增加的内部碱基对侧翼的光电探针，与异常松弛定量接近，在终端碱基对。提出了一种物理机制来解释碱基对呼吸弛豫与实验响应信号之间的耦合。它的结论是，实验观察到的代数松弛是很可能的表现弱混沌动力学的氢键呼吸的碱基对堆叠的光电探针，弱的纳米级混沌可以代表一个无处不在的隐藏源的非指数松弛超快光谱。
2017-06-23 cond-mat.soft 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
Brownian Dynamics Studies on DNA Gel Electrophoresis. I. Numerical Method and Quasi-Periodic Behavior of Elongation-Contraction Motions
用布朗动力学（BD）模拟方法研究了DNA分子在恒场凝胶电泳（CFGE）过程中的动力学行为。该方法通过硬球的电解质珠链在三维（3D）空间中模拟DNA的电泳。在约束每对粘结珠的间距小于某一固定值的条件下，并考虑排除体积效应，采用拉格朗日乘子法求解了粘结珠的朗之万运动方程。所得的迁移率，$μ$，作为电场的函数，符合令人满意的相应的实验结果，一旦时间，长度和场的模拟是适当的缩放。在相对较强的磁场中，在链动力学中发现了准周期行为，并通过长主轴半径$R_l(t)$的时间演化来检验。发现$R_l(t)$中峰的平均宽度或链的一个伸长-收缩过程的周期与链中珠粒的数目$M$成比例，而对于大的$M$，两个这样的相邻峰之间的平均周期与$M^0$成比例。这些结果，结合观察到的链在每个拉伸-收缩运动中向场方向移动的距离与$M$成比例，产生$μ\propto M^0$。这解释了为什么CFGE不能根据DNA的大小分离大$L$的$L (\propto M)$。
2001-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Brownian Dynamics Studies on DNA Gel Electrophoresis. II. `Defect' Dynamics in the Elongation-Contraction Motion
通过布朗动力学（BD）的模拟方法，我们已经开发，我们研究动态的个体DNA进行恒场凝胶电泳（CFGE），专注于“缺陷”的概念，由于德Gennes在CFGE的相关性。在我们的BD模型中明确引入了我们称为{ \it松弛珠}（s-珠）的相应实施例。在平衡下的消失场的s-珠之间的距离和他们的跳跃范围被发现是随机分布的泊松分布。在强场范围内，在链经历的拉伸-收缩运动，观察到的s-珠交替地湮灭在伸长和创建在收缩的链。另一方面，s-珠的跳跃范围的分布没有太大的不同，从平衡。结果表明，链的伸长运动是由大量的随机运动组成的。我们还证实，这些功能的s-珠同意定性与s-单体的扩展键涨落模型（EBFM），我们最近提出的。这两个模拟的重合强烈支持我们{ \it先验}引入EBFM的s-单体的随机半局部运动。
2001-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
DNA transport by a micromachined Brownian ratchet device
我们已经用微机械加工了一个硅芯片装置，它用一个布朗棘轮来传输DNA，这个布朗棘轮可以纠正微观粒子的布朗运动。DNA 50聚体的输运性质与理论预测一致，DNA扩散常数与以前的实验结果一致。这种类型的微机器可以为DNA或其他带电物质提供通用泵或分离组件，作为微尺度芯片实验室的一部分。具有减小的特征尺寸的设备可以产生基于尺寸的DNA分子分离，其应用包括检测单核苷酸多态性。
1999-12-22 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio
Role of bubble positioning in force induced melting of DNA
本研究通过布朗动力学模拟和高斯网络模型，发现DNA序列中气泡的定位影响力诱导熔化，高力下熔化始于拉伸约9个GC碱基对，且自由链熵起关键作用。
2025-06-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The viscosity radius in dilute polymer solutions: Universal behaviour from DNA rheology and Brownian dynamics simulations
膨胀的粘度半径，$α_η$，和通用粘度比，$U_{ηR}$，已被确定为线性DNA分子在稀溶液中过量盐的实验，和数值布朗动力学模拟，作为溶剂质量的函数。在后一种情况下，渐近参数自由预测已获得外推模拟数据有限链的长链限制。实验和模拟表明，$α_η$和$U_{ηR}$从$θ$到良溶剂的通用交叉与合成聚合物-溶剂系统的早期观察一致。动态粘度半径的溶胀从所观察到的静态回转半径的溶胀之间的显着差异，示出产生的流体动力学相互作用的存在下，在非排水限制。$α_η$和$U_{ηR}$的模拟值与先前报道的合成聚合物溶液中的实验测量值以及本文报道的线性DNA溶液中的测量值非常一致。
2014-10-14 cond-mat.soft
Bubble dynamics in DNA
双链DNA中局部变性区（气泡）的形成是生物大分子构象变化的一个重要例子。我们研究泡沫形成的动力学在一个福克-普朗克方程的概率密度找到一个气泡的大小n碱基对在时间t，在波兰-Scheraga模型的自由能的基础上。特征气泡关闭和打开时间可以从相应的第一通过时间问题中确定，并且对进入模型的特定参数敏感。一个最近应用于DNA呼吸动力学的常速率多态解链模型[G. Altan-Bonnet等人，Phys.Rev.Lett. 90，138101（2003）]作为限制情况出现。
2003-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Efficient Brownian Dynamics Simulation of Single DNA with Hydrodynamic Interactions in Linear Flows
粗粒度分子动力学（MD）或布朗动力学（BD）模拟是一种基于粒子的方法，其已被应用于涉及与周围流体分子的相互作用或所谓的流体动力学相互作用（HI）的广泛的生物问题。本文提出了一种有效的算法来模拟单个DNA分子在线性流中的运动。该算法利用积分因子来处理周围流体线性流动的影响，并应用[N. Bou-Rabee，A. Donev和E. Vanden-Eijnden多尺度模型Simul 12，781（2014）]以实现更有效的BD模拟。因此，我们的方法允许更大的时间步长比以前的方法，同时仍然保持BD模拟的稳定性，这是有利于长时间BD模拟。我们对$λ$ -DNA的数值计算结果与实验数据和以前的模拟结果吻合得很好。最后，当结合快速算法，如快速多极子方法，它具有接近最佳的复杂性，在珠的总数，所得到的方法是并行化的，可扩展到大型系统，并稳定的大时间步长，从而使长时间的大规模BD模拟实际可行。这将是有用的膜，长链分子的研究，并在流体中的大量分子的集合。
2014-11-18 cond-mat.soft
Tracking the Brownian motion of DNA-functionalized magnetic nanoparticles for conformation analysis beyond the optical resolution limit
University of Kassel（卡塞尔大学）；Center for Interdisciplinary Nanostructure Science and Technology (CINSaT)（跨学科纳米结构科学与技术中心）；Bielefeld University（比勒费尔德大学）
通过布朗运动分析DNA功能化磁性纳米颗粒的构象，超越光学分辨率极限，揭示水动力学标度与dsDNA长度的关系。
2026-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.app-ph
Strand diffusion-limited closure of denaturation bubbles in DNA
利用布朗动力学模拟和解析方法研究了预平衡DNA变性气泡的闭合动力学。数值模型由两个半柔性相互作用的单链（ssDNA）和弯曲模量，这取决于碱基对状态，双链DNA（dsDNA）段比ssDNA的硬50倍。当DNA长度从N=20到100个碱基对（bp），气泡的初始大小为N-6 bp时，发现闭合时间较长，为0.1到4微秒，遵循N ^[2.4]的比例定律。气泡开始通过快速压缩而闭合，当气泡达到长度约10 bp的高度弯曲的亚稳态时停止。完成闭合的限制性最终步骤由dsDNA“臂”旋转扩散控制，一旦它们几乎对齐就发生闭合。链弯曲，这不能占在一维模型中的核心作用，从而照亮。
2012-03-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Probing DNA conformational changes with high temporal resolution by Tethered Particle Motion
拴系粒子运动（TPM）技术通过跟踪由单个DNA分子拴系到表面的粒子探针的布朗运动并检测其运动幅度的变化来告知DNA分子的构象变化，例如在与蛋白质成环或相互作用时。在这种情况下，我们讨论TPM的时间分辨率，这在很大程度上取决于粒子-DNA复合物的弛豫时间，即所需的特征时间，探索其配置空间的扩散。通过比较理论、模拟和实验，我们提出了一种动力学水平上的TPM校准：我们分析了弛豫时间如何随着DNA轮廓长度（从401到2080个碱基对）和粒子半径（从20到150 nm）而增长。值得注意的是，我们证明，对于半径为20纳米或更小的颗粒，由颗粒和表面引起的流体动力学摩擦不会显著减慢DNA。这使得我们能够确定TPM在不同实验环境中的最佳时间分辨率，其可以短至20 μ s。
2010-09-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Large bubble drives melting in circular DNA
本研究通过Brownian dynamics simulation发现非超螺旋环状DNA的熔解由大气泡驱动，其熔解行为类似线性DNA，但在极短长度下热稳定性存在显著差异且随长度增加而减弱。
2024-04-12 cond-mat.soft
Fractional Brownian motion and the critical dynamics of zipping polymers
我们考虑两个长度为$L$的互补聚合物链通过共同的末端单体连接。两条链通过互补单体结合，在低温下形成双链构象（拉链），而在高温下它们解离（解拉链）。这是DNA（或RNA）发夹形成的简单模型。在这里，我们调查的动态链在平衡临界温度$T=T_c$使用Monte Carlo劳斯动力学。我们发现，动力学是异常的，与$τ\sim L^{2.26(2)}$的特征时间标度，超过了劳斯时间$\sim L^{2.18}$。我们调查的概率分布函数，速度自相关函数，生存概率和边界行为的基本随机过程。这些量的比例与Hurst指数为$H=0.44(1)$的分数布朗运动的比例相同。我们讨论了无偏聚合物易位的相似性和差异。
2012-03-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Modeling DNA Dynamics by Path Integrals
DNA双螺旋结构中的互补链具有暂时的波动性开口，这对于遗传信息的转录和复制等生物功能至关重要。这种大幅度的波动，称为DNA的呼吸，通常是局部的，并且在微观上是由于连接碱基对（\emph{bps}）的氢键的断裂。我申请虚时间路径积分技术的介观哈密顿占螺旋几何形状的短圆形DNA分子。相对于基态的\emph{bps}位移被解释为依赖于时间的路径，其振幅与氢键的模型势一致。通过选择满足热力学第二定律的路径集合来确定路径配置空间中对配分函数有贡献的部分。在变性范围内的热力学计算显示了B-DNA特有的平衡螺旋几何的能量优势。我讨论了扭曲的双螺旋和沿分子骨架的非谐堆叠之间的相互作用，这表明内在的非线性特征的微观相互作用和分子拓扑结构之间的一个有趣的关系。
2013-02-10 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Slow closure of denaturation bubbles in DNA: twist matters
利用布朗动力学模拟研究了DNA中长平衡变性泡的闭合。使用最小介观模型，其中双螺旋由两个相互作用的珠-弹簧自由旋转链组成，在双链状态下具有非零扭转模量，$κ_ϕ=$ 200至300 kT。对于长度为N=40 ~ 100 bp的DNA，在其中间有一个大的初始泡，其闭合时间为0.1 ~ 100微秒，泡从两端开始缠绕，直到达到10 bp的亚稳态。最终的闭合受到三种竞争机制的限制，这取决于$κ_ϕ$和N：臂扩散直到它们对齐，气泡沿着DNA扩散直到到达一端，或局部Kramers过程（跨越扭转能垒）。对于夹紧端或长DNA，封闭通过后一种温度激活机制发生，首次与实验产生良好的定量一致性。
2013-04-24 cond-mat.soft
DNA Barcodes using a Double Nanopore System
双纳米孔系统确定DNA条形码的潜力已经在实验中得到证实。通过对一个粗粒度的模型DNA进行布朗动力学模拟，蛋白质标签（条形码）在已知的位置沿链骨架，我们表明，由于标签之间的链段的速度变化很大，这是不可避免的低估/高估的遗传长度从实验电流封锁和飞行时间数据。我们表明，它是沿链的骨干，支配整个链的运动的张力传播，是关键的元素来解释的不均匀性和不同的速度的标签和DNA单体易位，引入错误的测量蛋白质标签之间的长度段。使用模拟数据，我们进一步证明，重要的是要考虑整个链的动态，并建议方法，以准确地破译条形码。我们介绍和验证的插值方案，使用模拟数据的标签分离的广泛分布，并建议如何实施该计划的实验。
2021-02-09 cond-mat.soft
DNA denaturation bubbles: free-energy landscape and nucleation/closure rates
采用粗粒度元动力学和布朗模拟方法研究了DNA中非超螺旋应力诱导变性气泡的成核和缓慢闭合机制。一个最小的介观模型是使用的双螺旋线是由两个相互作用的珠弹簧旋转股在双工状态与规定的扭转模量。我们证明，时间尺度的成核（分别。关闭）的约10个碱基对的气泡，与实验一致，是与交叉的自由能势垒的$22~k_{\rm B}T$（分别。$T$）。元动力学允许我们准确地重建自由能景观，以表明自由能障碍来自气泡和双态之间的扭转能量的差异，从而突出限制步骤，集体扭曲，控制成核/闭合机制，并访问毫秒范围内的开放时间尺度。与小的呼吸气泡相反，这些超过4个碱基对的气泡具有生物相关性，例如当特定DNA结合蛋白需要预先存在的变性状态时。
2015-01-12 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Single molecule study of DNA collision with elliptical nanoposts conveyed by hydrodynamics
微柱或纳米柱的周期性阵列构成具有优异性质的固态基质，用于DNA尺寸分离。纳米纤维技术提供了许多解决方案来定制障碍物阵列的几何形状，但大多数研究都是用六边形晶格排列的圆柱体进行的。在这份报告中，我们研究了单DNA碰撞的动力学椭圆纳米柱使用流体动力学驱动。我们的数据表明，不对称的障碍物脱钩动力学的影响很小，从而证实了最近的预测布朗动力学模拟。此外，我们表明，分离动力学正确预测的电泳模型，并提出这种一致性是与限制在狭缝状通道。我们最后得出结论，椭圆柱有望略微提高分离装置的性能。
2014-09-01 cond-mat.soft physics.bio-ph
Topological digestion drives time-varying rheology of entangled DNA fluids
理解和控制被推离平衡的聚合物复杂流体的流变性是工业和生物学中的基本问题。例如，为了包装、修复和复制DNA，细胞使用酶来不断操纵DNA的拓扑结构、长度和结构。受此启发，我们设计和研究了基于DNA的复杂流体，这些流体通过限制性内切酶（RE）反应进行酶促拓扑和结构改变。我们发现，这些系统显示依赖于时间的流变特性，取决于浓度和属性的包括DNA和REs。通过时间分辨的微观流变学实验和布朗动力学模拟，我们表明，超螺旋的线性DNA拓扑结构的转换导致粘度的单调增加。另一方面，纠缠的线性DNA进行片段化的粘度显示出普遍的下降，我们合理化使用活性聚合物理论。最后，为了展示这些行为的可调性，我们设计了一种DNA流体，其粘度呈现出时间依赖性的增加，随后是时间门控的降低。我们的研究结果提出了一类聚合物流体，利用天然存在的酶，通过对组分进行结构改变来驱动不同的时变流变学。
2022-06-17 cond-mat.soft physics.bio-ph
Diffusion of a ring polymer in good solution via the Brownian dynamics
本文用具有流体动力学相互作用的布朗动力学方法计算了相同分子量的环状和线型聚合物在良溶剂中的扩散常数D_{R}和D_{L}。在重整化群中应该是普适的比率$C=D_{R}/D_{L}$在大N极限下被估计为$C= 1.11 \pm 0.01$。它应该与合成聚合物的一致，而它小于DNA如$C \approx 1.3$的。此外，环聚合物是一个非平凡的结的概率被发现是非常小的，而键交叉可能会发生在几乎所有的时间步骤，在本模拟实现了良好的溶剂条件。
2008-04-21 cond-mat.soft
Exact current blockade maps of dsDNA bound motifs driven through a solitary nanopore using electrokinetic Brownian dynamics
本研究利用电动布朗动力学探究双链DNA基序在纳米孔中的电流阻断机制，明确反离子凝聚是电流下降主因，且二价离子作用更强，还提出用普通BD模型的体积假设重构电流阻断特性以降低长基因组片段的模拟成本。
2023-08-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Supercoiling DNA with a free end
Università degli Studi di Bari and INFN, Sezione di Bari（巴里大学和意大利国家核物理研究所巴里分部）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati（国际高等研究院）
本研究通过模拟和理论分析，揭示了在单端受扭矩作用下，DNA链在超螺旋相变中的动态行为及扭度分布特性。
2026-02-16 cond-mat.soft
Parameter-free prediction of DNA dynamics in planar extensional flow of semidilute solutions
使用多粒子布朗动力学算法，它结合了流体动力学和排除体积相互作用的上下文中的粗粒度珠弹簧链模型的DNA在semidilute解决方案进行平面拉伸流的单个DNA分子的动力学模拟。连续的细粒度协议[1，2]，其中获得的珠弹簧链的模拟数据与珠$N_b$的数量增加的值，外推到DNA中的库恩步骤$N_\text{K}$的数量（同时保持关键的物理参数不变），用于获得一系列的Weissenberg数和Hencky应变单位的无参数预测。模拟预测与[3]的实验观察进行了系统的比较，[3]最近使用单分子技术研究了$λ$ -噬菌体DNA的稀释和半稀释溶液在平面拉伸流中的动力学。特别是，他们研究了单个链对步应变变形的响应，然后停止流动，从而在单个实验中捕获链拉伸和松弛。连续细颗粒化技术，导致定量准确的预测拉伸和松弛阶段的实验观察。此外，瞬态链拉伸后的步骤应变变形被证明是小得多，在半稀释溶液中比在稀溶液中，与实验观察。
2016-12-01 cond-mat.soft
A Brownian dynamics study of liquid-liquid phase separation in multi-scale chromatin networks
Sorbonne Université（索邦大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
研究通过布朗运动模拟探讨染色质纤维环境对相分离凝聚体形态和空间组织的影响，揭示多尺度结构异质性如何调控生物分子凝聚体的形成与组织。
2026-05-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Dynamics of DNA-Templated Ultrafine Silver Nanowires Formation
本研究通过光镊和微流控实验及布朗动力学模拟，揭示了DNA模板银纳米线形成的动力学机制，发现银离子压缩DNA结构而还原剂使其松弛，并成功制备了直径约2.2纳米的超细银纳米线。
2025-02-28 cond-mat.soft physics.app-ph physics.atm-clus
Dynamical density functional theory with hydrodynamic interactions and colloids in unstable traps
提出了一种胶体动力学的密度泛函理论，它包括胶体颗粒之间的流体动力学相互作用。该理论被应用到动态的胶体粒子在光阱中的时间周期性地切换从一个稳定的到不稳定的限制电位。在没有流体动力学相互作用的情况下，由此产生的密度呼吸模式，在陷阱中心表现出巨大的振荡，几乎完全由流体动力学相互作用阻尼。预测的动力学密度场与布朗动力学的计算机模拟结果吻合得很好。
2008-03-13 cond-mat.soft
Mechanisms of DNA Hybridization: Transition Path Analysis of a Simulation-Informed Markov Model
溶液中的互补DNA链可靠地杂交以形成稳定的双链体。我们研究了杂交过程的动力学和两条最初分离的链走到一起形成稳定的双螺旋的机制。我们采用多步计算方法。首先，我们使用粗粒度oxDNA2模型对杂交过程进行了大量的布朗动力学模拟。其次，我们使用这些模拟来构建一个马尔可夫状态模型的DNA动力学，使用状态分解的基础上链间氢键模式。第三，我们利用过渡路径理论获得有关杂化过程的热力学和动力学性质的定量信息。我们发现，虽然有一个大的合奏可能的杂交途径，有一个单一的主导机制，其中一个初始碱基对形成接近新生双螺旋的两端，其余的碱基对顺序拉链一样的方式。我们还表明，形成的碱基对本身的数量是不足以描述的杂交过程的过渡态。
2018-08-31 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Dynamic crossover scaling in polymer solutions
通过布朗动力学模拟研究了高分子溶液相图中重叠浓度以上区域的交叉区域，并绘制了旋转半径和单链扩散常数的通用交叉标度函数。缩放的考虑，我们的模拟结果，以及最近报道的数据聚合物的贡献，从DNA系统的流变学测量获得的粘度，支持的假设，这些功能之间有简单的关系，使它们可以推断出彼此。
2012-07-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Condensation dynamics of sticky and anchored flexible biopolymers
Center for Computational Biology, Flatiron Institute（Flatiron研究所计算生物学中心）；Cluster of Excellence Physics of Life, TU Dresden（德累斯顿工业大学生命物理卓越集群）；Courant Institute, New York University（纽约大学柯朗数学科学研究所）
研究通过模拟揭示了粘附与锚定柔性生物聚合物在DNA和染色质重组中的动态机制及关键影响因素。
2025-12-19 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
First passage times and asymmetry of DNA translocation
出于实验中，单链DNA与短发夹环在一端经历非受迫扩散通过一个狭窄的孔，我们研究的第一个通道时间的粒子，执行一维布朗运动在一个不对称的势能，退出的边界之一。我们考虑经典扩散的情况下，其特征在于由一个均方位移的形式$< (Δx)^2> \sim t$，和异常扩散或亚扩散的情况下，其特征在于由一个均方位移的形式$< (Δx)^2> \sim t^γ$与$0<γ<1$的首次通过时间。在经典扩散的背景下，我们得到的平均首次通过时间的表达式，并表明，这个量的变化时，方向的反相，或等价地，当反射和吸收边界交换。我们讨论在哪些数量的“牙齿”$N$（或DNA核苷酸的数量），并在哪些高度的潜在的这种差异变得显着。对于大$N$，众所周知，平均首次通过时间与$N^2$成比例。在次扩散的情况下，平均首次通过时间不存在。因此，我们得到了在长时间极限下的首次通过时间的分布。我们表明，在这种分布的功率关系的前因子是简单的经典扩散中的平均首次通过时间的表达式。我们还描述了一个假设的实验，以计算平均的第一次通过时间的一小部分通过事件，每个结束在一些时间$t^*$。我们发现，这个平均第一次通过时间尺度为$N^{2/γ}$在亚扩散。
2005-10-25 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Encounter dynamics of a small target by a polymer diffusing in a confined domain
我们研究了聚合物的第一次通过时间，我们称之为窄相遇时间（NETP），以达到位于微区表面上的小目标。聚合物被建模为自由连接链（由具有静止非零长度的弹簧连接的珠），并且我们使用布朗模拟来研究两种情况：当（i）任何单体或（ii）只有一个单体可以在目标窗口处被吸收时。有趣的是，我们发现{在第一种情况下} NETP是聚合物长度的递增函数，直到临界长度，之后它减小。此外，在长的聚合物制度，我们确定了一个指数标度律的NETP作为聚合物长度的函数。{In第二种情况下，吸附单体沿聚合物链的位置强烈影响NETP。我们的分析可以应用于估计平均第一次的DNA片段的染色质结构中的一个小目标或mRNA找到一个小目标。
2013-01-17 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Polymer escape through a three dimensional Double-Nanopore System
我们使用布朗动力学（BD）模拟研究了双链DNA（dsDNA）通过理想化的双纳米孔（DNP）几何形状受到两个相等且相反的力（拔河）的逃逸动力学。除了施加在孔之间的共捕获的dsDNA片段上的几何限制之外，在每个孔处存在拔河力导致孔之间的链的片段的局部链刚度的变化，这增加了链的整体刚度。我们使用BD模拟结果来了解如何内在的链刚度和TOW力影响的逃逸动力学通过监测本地链的持续长度$\ell_p$，在纳米孔中的单个单体$W(m)$的停留时间，和逃逸时间$\langle τ\rangle$及其分布的链长依赖性。最后，我们概括了无偏的单纳米孔易位的标度理论，为一个完全灵活的链通过DNP在TOW力的存在下的半柔性链的逃逸。我们建立的刚度依赖的部分逃逸时间是近似独立的移位机制，使$\langle τ\rangle \sim \ell_p^{2/D+2}$，因此广义逃逸时间的半柔性链可以写为$\langle τ\rangle = AN^α\ell_p^{2/D+2}$。我们使用BD模拟结果来比较标度理论的预测。我们的数值研究辅以尺度分析，为设计新的实验提供了基本的见解，其中dsDNA缓慢地穿过一系列石墨烯纳米孔。
2020-06-19 cond-mat.soft
Deconvolution of dynamic mechanical networks
时间分辨的单分子生物物理实验产生的数据，除了从时间序列的直方图导出的平衡分布之外，还包含丰富的动态信息。在典型的力光谱设置中，分子通过连接器连接到读出设备，形成机械耦合的动态网络。平衡分布的反卷积，过滤掉链接器的影响，是一个简单而常见的做法。我们已经开发了一个类似的动态去卷积理论，用于提取任意复杂性和拓扑结构的网络中各个组件的动力学特性这一更具挑战性的任务。我们的方法确定了网络中给定分子的固有线性响应函数，描述了构象波动的功率谱。我们的方法的实用性证明了通过DNA手柄连接到两个光学捕获珠在恒定的拉伸力，我们通过布朗动力学模拟的蛋白质的特定情况下。蛋白质自由能景观中的每一个阱（对应于折叠、未折叠或可能的中间状态）都有其特有的平衡涨落。相关的线性响应函数是丰富的物理内容，因为它既取决于井的形状和它的扩散率-内摩擦的措施所产生的过程，如短暂的断裂和重组的蛋白质结构中的键。从自相关函数的平衡珠的波动在这个力钳设置测量，我们展示了如何实验可以准确地提取状态依赖的蛋白质扩散率使用一个简单的两步程序。
2011-07-13 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
