Kinetic Trans-assembly of DNA Nanostructures
分子生物学的中心法则是理解核酸信息如何被生命系统传播和使用以创造复杂生物分子的主要框架。在这里，通过整合DNA纳米技术的结构和动态范例，我们提出了一个合理设计的合成平台，以类似的方式创建复杂的DNA纳米结构。从一种类型的DNA纳米结构开始，DNA链置换电路被设计为相互作用并传递初始结构中编码的信息，以介导不同类型结构的自组装，最终输出结构取决于触发的电路类型。使用这种DNA结构通过非局部链置换电路“反式组装”不同DNA结构的概念，实现了四种不同的方案。具体而言，1D梯形和2D双交叉（DX）晶格被设计为在无酶等温条件下动力学触发DNA电路以激活环结构或另一种类型的DX晶格的聚合。在每个方案中，在多个可能的途径中，所需的多层反应途径被激活，最终导致正确输出结构的下游自组装。
2018-10-03 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph q-bio.BM
Monodisperse self-assembly in a model with protein-like interactions
我们研究的自组装行为与“蛋白质样”的相互作用，可以被认为是一个极小模型组装的病毒衣壳和其他壳状蛋白质复合物的补丁颗粒。我们深入探讨的热力学和动力学的自组装作为模型的参数的函数，并找到所有考虑的目标结构的强大的组装。最佳组装发生在参数空间的区域中，其中自由能势垒调节成核速率，从而防止可能导致形成不完整壳的单体供应的过早耗尽。相互作用也需要足够具体，以防止畸形壳的组装，但同时保持动力学可达性。为我们的模型计算的自由能景观有一个漏斗状的地形引导系统形成的目标结构，并显示粒子间相互作用的扭转分量防止无序聚集体的形成，否则将作为动力学陷阱。
2009-07-28 cond-mat.soft q-bio.BM
Simulations of DNA-origami self-assembly reveal design-dependent nucleation barriers
成核是许多自组装过程动力学中的速率决定步骤。然而，成核在DNA折纸自组装动力学中的重要性尚不清楚，DNA折纸自组装涉及钉合链的结合和支架链的折叠。在这里，使用蒙特卡罗模拟的晶格模型的DNA折纸，我们发现，一些，但不是所有的设计可以有一个成核障碍，这个障碍消失在较低的温度下，合理化等温组装的成功。我们表明，成核屏障的高度主要取决于同轴堆叠的钉是相邻的同一螺旋，一个参数，可以修改与钉设计。为DNA-折纸组装创建成核屏障可以用于优化组装时间和产量，而消除屏障可以允许快速分子传感器，其可以响应于环境的变化而无滞后地组装/拆卸。
2023-03-21 cond-mat.soft q-bio.BM
Dynamic Pathways for Viral Capsid Assembly
我们开发了一类模型，我们模拟组装成T1 captured类物体使用牛顿动力学的粒子。通过模拟许多不同系统参数值的装配，我们改变了驱动装配的力。对于某些范围的参数，组装是容易的，而对于其他人，组装是动态的动力学陷阱对应于畸形或不完全形成的衣壳受挫。我们的模拟在不同的壳粒浓度下采样了许多独立的轨迹，从而得出了有统计意义的结论。根据亚基（即，壳粒）几何形状，成功的组装通过涉及各种大小的中间体结合的几种机制进行。我们讨论了这些机制和衣壳组装过程的实验评价之间的关系。
2005-11-07 q-bio.BM
Hierarchical assembly may be a way to make large information-rich structures
实验室中的自组装现在可以产生“信息丰富”的纳米结构，其中每个组件都是不同的类型，并具有确定的空间位置。确保这种结构的热力学稳定性需要组分间相互作用能随结构尺寸几何地增加，以抵消在溶液中混合组分类型时获得的熵。然而，在存在强相互作用的情况下的自组装通常导致动力学捕获，因此表明可以从可区分的组分自组装的（平衡）结构的大小的限制。在这里，我们研究数值的二维层次组装计划已经考虑在实验中。我们表明，该计划是免疫的动力学陷阱与强大的“本地”的相互作用（相互作用，旨在稳定预期的结构），因此，在原则上，提供了一种方法，使大的信息丰富的结构。在该方案中，组装结构的尺寸与组装阶段成指数级，并且只要随机运动能够使结构接触，组装就可以继续。由此产生的上层建筑可以为第三维建筑提供模板。该方案的主要缺点是，它特别容易受到“非原生”相互作用（稳定预期结构不需要相互作用）产生的动力学陷阱的影响;因此，这种方案的实现规模取决于后一种相互作用的有效性如何可以被抑制。
2015-09-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
DNA Self-Assembly and Computation Studied with a Coarse-grained Dynamic Bonded Model
我们在定向动态键合框架下研究了DNA自组装和DNA计算。Svaneborg，Comp.Phys.Comm.183，1793（2012）{]}。在我们的模型中，单个核苷酸或结构域由单个相互作用位点表示。互补位点可以在模拟过程中可逆地杂交和去杂交。该键动力学诱导角键和二面角键的动力学，其模拟了化学结构对杂化动力学的集体效应。我们使用的DNA模型进行模拟的自组装动力学的DNA四面体，二十面体，以及链置换操作中使用的DNA计算。
2012-06-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
The self-assembly and evolution of homomeric protein complexes
我们引入一个简单的“补丁粒子”模型来研究同质蛋白质复合物自组装的热力学和动力学。我们的计算使我们能够合理化二面角配合物最近的结果。也就是说，为什么这种复合物的进化自然地把系统带入一个相互作用空间的区域，其中（i）进化上较新的相互作用较弱，（ii）观察到涉及较强相互作用的亚复合物在蛋白质相互作用不稳定时是化学稳定的，以及（iii）自组装动力学是分层的，这些相同的亚复合物充当动力学中间体。
2008-11-22 q-bio.BM
Modelling the Self-Assembly of Virus Capsids
我们使用计算机模拟来研究由Wales [1]首次提出的简单二十面体病毒衣壳结构的可逆和单分散自组装模型。组装的成功和效率作为热力学和几何因素的函数，可以定性地与组装系统的势能景观结构相关。即使该模型是强烈的粗粒度，它表现出一些功能，也观察到在实验中，如S形组装动力学，滞后衣壳形成和众多的动力学陷阱。我们还研究了大分子拥挤对组装动力学的影响。拥挤剂通常在非拥挤组装的最佳条件下降低衣壳产量，但可能在远离最佳的参数方案下增加产量。最后，我们将模型推广到一个更大的三角形数T = 3，并观察到更复杂的装配动力学比原来的T = 1模型。
2009-10-10 q-bio.BM
Mechanisms of virus assembly
病毒是纳米级的实体，含有包裹在称为衣壳的蛋白质外壳中的核酸基因组，并且在某些情况下被脂质双层膜包围。本文综述了衣壳在宿主细胞内和体外组装的物理过程。我们描述的热力学和动力学组装成二十面体衣壳壳的蛋白质亚基，以及这些是如何修改的情况下，衣壳组装周围的核酸或脂质双层。我们目前的实验和理论技术，已被用来表征衣壳组装，我们强调病毒组装的方面可能会在不久的将来得到显着的关注。
2014-07-15 cond-mat.soft q-bio.BM
Self-assembly of monodisperse clusters: Dependence on target geometry
我们应用一个简单的模型系统的补丁粒子研究单分散的自组装，使用柏拉图固体作为目标结构。我们发现不同系统的组装行为之间存在显着差异。四面体、八面体和二十面体很容易组装，而立方体更具挑战性，十二面体无法组装。我们将这些差异与组装的动力学和热力学相关，其中大型无序聚集体的形成是正确组装的一个特别重要的竞争对手。特别是，那些容易组装的目标的自由能景观是漏斗状的，而对于十二面体系统的景观是相对平坦的，几乎没有驱动力，以促进从无序聚集体逃逸。
2009-07-28 cond-mat.soft q-bio.BM
Reversible self-assembly of patchy particles into monodisperse icosahedral clusters
我们系统地研究了简单的补丁球模型，可逆地自组装成单分散二十面体集群的设计。我们发现，最佳的补丁宽度是结构特异性（补丁必须足够窄，积极选择所需的集群）和动力学可及性（他们必须足够宽，以避免动力学陷阱）之间的妥协。类似地，为了获得好的产率，温度必须足够低以使簇是热稳定的，但是簇还必须具有足够的热能以允许不正确形成的键断裂。有序团簇可以通过许多不同的动力学途径形成，包括直接成核和涉及大的无序中间体的间接途径。后一种途径与降低温度时中间斑块宽度发生的折返液体到气体的转变有关。我们还发现，组装过程是强大的不准确的补丁位置达到一定的阈值，它是可能的，以取代五个离散的补丁与一个单一的环形补丁没有显着的损失产量。
2007-04-26 cond-mat.soft q-bio.BM
The Physics of Protein Self-Assembly
了解蛋白质自组装对于许多生物和工业过程都很重要。蛋白质可以自组装成晶体、细丝、凝胶和其他无定形聚集体。最终形式包括病毒衣壳和与疾病相关的凝聚相，如淀粉样纤维。虽然看起来不同，但这些组装都源于基本的蛋白质相互作用，并由类似的热力学和动力学因素驱动。在这里，我们回顾了最近的进展，了解蛋白质自组装通过软凝聚物质的角度，重点是三个特定的系统：球状蛋白，病毒和淀粉样纤维。最后，我们讨论了该领域尚未回答的问题。
2016-02-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Mechanosensitive Self-Assembly of Myosin II Minifilaments
自组装和力的产生是生物系统中的两个中心过程，通常被认为是分离的。然而，激活非肌肉肌球蛋白II分子马达的信号同时导致自组装成肌球蛋白II微丝以及马达头通过过桥循环的进展。在这里，我们从理论上研究耦合这两个过程的可能影响。我们的组装模型，它建立在一个共识架构的微丝，预测一个临界聚集浓度，在该浓度下的组装动力学显着放缓。组合模型预测，增加肌动蛋白丝浓度和力都导致临界聚集浓度的降低。我们认为，由于这些影响，肌球蛋白II微丝在丝状的情况下可能是在一个临界状态，反应速度比在溶液中的不同条件。最后，我们比较我们的模型，通过模拟光漂白后的荧光恢复实验。
2019-10-18 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Self-assembly of protein amyloid: a competition between amorphous and ordered aggregation
蛋白质以淀粉样纤维的形式聚集具有重要的生物学和技术意义。虽然自组装过程是非常有效的，聚集体不是在纤维状的形式也会发生，它是重要的，包括这些无序的物种时，讨论系统的热力学平衡行为。在这里，我们开始这样一个任务，通过考虑的混合物的单体蛋白质和相应的聚集体的无序形式（胶束）和纤维状的形式（淀粉样蛋白原纤维）。从这些物种各自的结合自由能的模型，我们计算它们的浓度在热平衡。然后，我们讨论如何纳入无序结构进一步了解经验观察到的各种淀粉样蛋白促进因子，和原纤化的动力学。
2009-08-12 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
