Coupled dynamics of RNA folding and nanopore translocation
结构化的RNA或DNA分子通过狭窄的孔的移位需要打开所有的碱基对。在这里，我们研究的动力学易位和碱基配对理论之间的相互作用，使用动力学蒙特卡罗模拟和分析方法。我们发现，在基态不发生的碱基对的瞬时形成可以显着加快易位。
2005-09-29 cond-mat.soft q-bio.BM
Generalized Iterative Annealing Model for the action of RNA chaperones
由于RNA分子的崎岖景观，它们的折叠由动力学分配机制描述，根据该机制，只有一小部分（$ϕ_F$）达到折叠状态，而剩余部分的分子被动力学地捕获在错误折叠的中间体中。从错误折叠状态到天然状态的转变可能远远超过生物学相关时间。因此，RNA在体内的折叠通常是由蛋白质辅因子，称为RNA分子伴侣，可以拯救RNA从大量的错误折叠的结构。我们考虑两个模型，基于化学动力学和化学主方程，描述辅助折叠。在被动模型中，适用于I类底物，错误折叠的结构与RNA分子伴侣单独的瞬时相互作用足以使错误折叠的结构不稳定，从而熵降低折叠的障碍。为了使这种机制有效，折叠的RNA和蛋白质辅因子之间的中间核糖核蛋白（RNP）复合物应该具有最佳稳定性。我们还引入了一个活性模型（适用于具有小$ϕ_F$的严格底物），该模型解释了最近关于CYT-19对I组内含子核酶作用的实验结果，表明RNA伴侣不会区分错误折叠状态和天然状态。在主动模型中，RNA分子伴侣系统利用ATP水解的化学能反复结合和释放错误折叠和折叠的RNA，导致天然状态的产量大幅增加。这里概述的理论表明，与实验一致，在稳定状态下，本征态不会以单位概率形成。
2013-06-17 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Statistical mechanics of RNA folding: a lattice approach
我们提出了一个格子模型的RNA的基础上的自我相互作用的两个宽容的线索。自我回避和三级结构的元素被考虑在内。我们研究了一个简单的版本的模型，其中RNA的天然状态仅由一个发夹。使用精确的参数和蒙特卡罗模拟，我们确定这种情况下的相图。我们表明，变性转变是一阶的，可以直接发生或通过中间熔融相。
2003-03-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Impact of loop statistics on the thermodynamics of RNA folding
环在天然RNA结构中是丰富的，并且在接近解折叠转变时增殖。通过在配分函数的递归关系中包含长度为l的环的统计权重~ l^{-c}，我们表明计算的热容敏感地依赖于指数c的存在和值，即使是短的t-RNA。对于homo-RNA，我们解析地计算了临界温度和临界指数，它们表现出对c的非普适依赖性。
2008-07-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Mechanically probing the folding pathway of single RNA molecules
我们从理论上研究了单个RNA分子的机械拉伸变性，重点是分子波动中的（非）折叠途径的签名。我们的模型描述了核苷酸之间的相互作用，将实验确定的RNA二级结构的自由能规则，而外部的单链区域被建模为自由连接的链。对于示例性RNA序列（发夹和嗜热四膜虫I组内含子），我们计算了当分子通过在相对端上拉动而展开时端到端距离的准平衡波动。与平均准平衡力延伸曲线不同，这些波动揭示了单个结构元素展开的清晰特征。我们发现，这些签名的分辨率取决于测力装置的弹性常数，最佳值介于非常刚性和非常软之间。我们将我们的结果与Liphardt等人[Science 292，733-737（2001）]最近的实验进行了比较和关联。
2003-01-02 cond-mat.soft q-bio.BM
Monovalent ions modulate the flux through multiple folding pathways of an RNA pseudoknot
RNA假结（PKs）是核糖核酸（ribozyme）和核糖核蛋白（ribonucleoprotein）复合物的最小三级结构基序，其功能由其结构、稳定性和动力学决定。因此，重要的是要阐明其热力学/折叠机制的一般原则。在这里，我们结合实验和模拟来研究VPK假结的折叠/展开途径，VPK假结是参与核糖体移码的小鼠乳腺肿瘤病毒（MMTV）PK的变体。荧光核苷酸类似物（2-氨基嘌呤和pyrrolocytidine）放置在不同的茎/环的PK位置，激光温度跳跃的方法作为本地探针，使我们能够监测组装的顺序VPK与两个螺旋具有不同的内在稳定性。实验和分子模拟表明，在50 mM KCl的优势折叠途径人口只有更稳定的部分折叠的发夹。随着盐浓度的增加，平行折叠途径出现，涉及不太稳定的发夹结构作为替代中间体。值得注意的是，通道之间的通量由离子强度调制。这些发现支持了PK结构形成的顺序由发夹的相对稳定性决定的原理，发夹的相对稳定性可以通过序列变异或盐浓度来改变。我们的研究不仅明确地表明，PK折叠的平行途径，但也建立了定量描述的RNA自组装需要一个协同的实验和模拟相结合。
2017-10-18 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Statistical mechanics of RNA folding: importance of alphabet size
我们构建了一个RNA二级结构形成的极简模型，并用它来研究从序列到结构的映射。两个字母和四个或六个字母之间有很大的质的差异。由于只有两种碱基，存在许多交替的折叠构型，仅对于一小部分具有高可设计性的结构，即，相关序列的总数。相比之下，由自然界中发现的四个碱基或六个碱基制成的序列具有少得多的竞争折叠构型，导致基态的平均稳定性大得多。
2003-08-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Theory for RNA folding, stretching, and melting including loops and salt
核酸二级结构的形成强烈地依赖于盐浓度和温度。我们开发了一个理论，RNA折叠，正确地占序列的影响，熵的贡献与环的形成，和盐的影响。使用迭代表达式的配分函数，忽略伪结，我们计算折叠自由能和最小自由能配置的基础上实验得出的碱基配对自由能。环形成的构型熵由渐近表达式-c ln m建模，其中m是环的长度，c是环指数，其是可调节的常数。盐的影响进入两种方式：第一，我们得到盐诱导的修改的自由能参数描述碱基配对，第二，我们包括静电自由能环的形成。这两种效应都是在Debye-Hueckel水平上模拟的，包括对流冷凝。我们验证了我们的理论为两个不同的RNA序列：对于tRNA-phe，在不同的盐浓度下的热变性的热容量曲线准确地再现实验结果。对于P5 ab RNA发夹，我们推导出的全球相图在三维空间跨越的温度，拉伸力，和盐浓度，并获得良好的协议与实验确定的临界展开力。我们表明，一个适当的描述RNA的熔化和拉伸，盐和环熵效应是必要的。
2011-04-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Entropic stabilization of the folded states of RNA due to macromolecular crowding
我们回顾了大分子拥挤对RNA折叠的影响，考虑最简单的情况下，排除拥挤颗粒和RNA之间的相互作用占主导地位。以人类端粒酶为例，我们讨论了拥挤如何改变同一RNA分子的假结和发夹状态之间的平衡-这是拥挤-RNA相互作用的一个关键方面。我们总结的数据表明，拥挤效应是显着的，只有当球形拥挤颗粒的大小小于在拥挤颗粒的情况下的RNA的回转半径。野生型和突变体的人端粒酶的功能的含义概述通过使用酶活性和其构象平衡之间的关系。此外，我们讨论了大分子拥挤和离子强度的RNA缓冲液之间的相互作用。最后，我们简要回顾了最近的实验，说明排除体积之间的连接，由于大分子拥挤和RNA折叠的热力学。
2013-04-15 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Unraveling RNA by Mechanical Unzipping
我们审查的基本概念和工具，机械解压缩RNA发夹使用力谱。通过使用光镊拉开RNA分子的末端，可以在不同的实验条件下测量折叠自由能。能量测量使我们能够表征RNA杂交的热力学（碱基配对和堆叠），天然和动力学（中间体和错误折叠）分子状态的形成动力学，以及与金属离子的相互作用。本文介绍了基本概念，并回顾了有关RNA力热力学，天然和屏障RNA能量景观，RNA折叠动力学的最新进展。我们强调机械解压缩实验的影响，以了解非编码RNA和极端环境中的RNA。
2023-03-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Force Dependent Hopping Rates of RNA Hairpins can be Estimated from Accurate Measurement of the Folding Landscapes
核酸发夹的序列依赖性折叠景观反映了生物分子折叠的复杂性。折叠轨迹，使用单分子力钳实验所产生的附加半柔性聚合物的发夹的末端已被用来推断其折叠景观。使用模拟和理论，我们研究的效果的动态连接的处理上的发夹-免费的RNA自由能曲线$F^o_{eq}(z_m)$，其中$z_m$是发夹的分子延伸。精确测量$F^o_{eq}(z_m)$需要具有小$L/l_p$的刚性聚合物，其中$L$是手柄的轮廓长度，$l_p$是持久长度。奇怪的是，跳频速率的可靠估计只能使用灵活的手柄。尽管如此，我们表明，平衡自由能分布$F^o_{eq}(z_m)$在外部张力$f_m$，力（$f$），在折叠和未折叠的状态是同样填充，结合Kramers的理论，可以提供准确的估计力依赖的跳跃率在没有处理在任意值的$f$。我们的理论框架表明，$z_m$是一个很好的反应坐标核酸发夹在张力下。
2008-08-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Prediction of RNA pseudoknots by Monte Carlo simulations
在本文中，我们考虑的问题，RNA折叠与伪结。我们使用一个图形表示，其中的二级结构描述的平面图。伪节点被识别为非平面图。我们分析了RNA结构的非平面拓扑结构，并提出了一个分类的RNA伪结根据最小亏格的表面上的RNA结构可以嵌入。这种分类提供了一种简单而自然的方法来解决存在伪结的RNA折叠预测问题。基于这种方法，我们描述了一个Monte Carlo算法在RNA分子中的伪结的预测。
2004-05-19 cond-mat.soft q-bio.BM
RNA Folding and Large N Matrix Theory
我们用$N\times N$矩阵场论表示RNA折叠问题。这种矩阵形式主义允许我们给一个系统的分类的配分函数中的条款，根据他们的拓扑性质。该理论是以这样一种方式建立的，即极限$N\to \infty$产生所谓的二级结构（哈特里理论）。通过计算对配分函数的$1/N^2$修正，得到了三级结构和伪结。我们提出了一个广义的哈特里递归关系生成的三级结构。
2001-06-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech hep-th
Ion-mediated RNA structural collapse: effect of spatial confinement
RNA是存在于大分子拥挤的细胞环境中的带负电荷的分子。大分子限制效应可以影响RNA折叠中的离子效应。在这项工作中，使用最近开发的离子涨落和相关的紧束缚离子模型，我们研究了一个简单的模型系统的离子介导的RNA结构崩溃的限制效应。我们发现，对于Na $^+$和Mg $^{2+}$，在介导结构崩溃/折叠的离子效率显着增强的结构限制。这种离子效率的提高归因于由于空间限制而导致的紧凑构象系综和（受限的）扩展构象系综之间的静电自由能差减小。
2013-05-06 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Iterative Annealing Mechanism for Protein and RNA Chaperones
本文提出迭代退火机制（IAM）统一解释蛋白质与RNA分子伴侣的作用，说明二者通过反复退火最大化稳态折叠产量，并预测体内RNA分子伴侣活性需适中。
2025-06-14 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Compensatory mutations cause excess of antagonistic epistasis in RNA secondary structure folding
背景资料：生物体基因组积累随机突变时，适应性下降的速度是几种进化理论中的一个重要变量。在直觉层面上，随机突变应该倾向于协同地相互作用，这样平均适应度下降的速度随着随机突变数量的增加而加速，这似乎是自然的。然而，在最近的一些研究中，已经观察到拮抗上位性的流行（多个突变具有减轻而不是加强作用的趋势）。结果如下：我们通过测量中性突变体的比例作为突变距离d的函数，在计算机上研究了RNA二级结构折叠中上位相互作用的净数量和形式。我们发现了一个明确的普遍存在的拮抗上位性RNA二级结构折叠。通过将距离d处的中性突变体的分数与距离d处的平均中性相关联，我们表明，这种患病率来自于在较大的突变距离处存在许多补偿突变。结论：我们的研究结果意味着，在简单的健身景观的上位性的平均方向是直接相关的密度与健身峰分布在这些景观。
2003-02-18 cond-mat.soft nlin.AO physics.bio-ph
ANNaMo: Coarse-grained modelling for folding and assembly of RNA and DNA systems
本文提出一种基于补丁粒子和最近邻参数化的粗粒化模型ANNaMo，用于高效模拟RNA/DNA折叠与组装，并通过发夹、假结及toehold置换等实验验证其有效性。
2024-02-06 cond-mat.soft
Minimal models for proteins and RNA: From folding to function
我们展示了粗粒度（CG）模型在研究蛋白质和RNA的折叠和功能方面的实用性的全景图。主要利用我们小组在过去20年中开发的方法，我们描述了一些关键应用，从二硫键蛋白质的折叠到分子机器的功能。提出的理论基础，证明使用CG模型，我们探讨了生物物理基础的出现有限数量的褶皱从晶格模型。折叠状态的晶格模型模拟方法表明，非本地的相互作用是相关的，只有在早期的折叠过程中-一个发现，合理化的成功，强调本地的相互作用的基于结构的模型。应用非晶格$C_α$和模型，明确考虑侧链（$C_α$-SCM）的折叠$β$-发夹和大分子拥挤的影响进行了简要讨论。通过描述绿色荧光蛋白（GFP）对机械力的响应，成功地应用了一类新的非晶格模型，称为自组织聚合物（SOP）。SOP模型的实用性进一步说明了澄清伴侣GroEL和运动的分子马达驱动蛋白的功能的应用程序。我们还提出了两种不同的RNA模型，即三位点相互作用（TIS）模型和SOP模型，探针迫使简单的发夹和{\it Azoarcus}核酶的解折叠和猝灭重折叠。SOP模型的基础上的预测表明，力诱导的核酶的解折叠途径可以显着改变通过改变加载速率。最后，我们讨论了未来的前景，使用粗粒度模型在解决生物学中的突出兴趣的问题。
2008-08-22 cond-mat.soft q-bio.BM q-bio.SC
Contact statistics highlight distinct organizing principles of proteins and RNA
虽然RNA和蛋白质都具有密集的天然结构，但这两种生物聚合物的链组织是根本不同的。最近发现染色质折叠，间期染色体的领土组织的签名指向亚稳定性的动机，我们分析了蛋白质数据库中存放的生物分子结构，发现链内接触概率，$P(s)$作为弧长$s$的函数，在$s$，$10\lesssim s\lesssim 110$的中间范围内的幂律$\sim s^{-γ}$衰减。我们发现，接触概率标度指数为$γ\approx 1.11$的大RNA（$N>110$），$γ\approx 1.41$的小尺寸RNA（$N<110$），和$γ\approx 1.65$的蛋白质。考虑到高斯统计预期在聚合物熔体中完全平衡的链，在天然状态下大RNA的子链的$γ$值与$γ=1.5$的偏差表明RNA的链构型没有完全平衡。视觉上清楚的是，大尺寸RNA（$N\gtrsim 110$）的折叠结构采用褶皱结构，被划分成由沿着链的近端序列组装的模块化多结构域，而折叠蛋白质的多肽链看起来更好地与结构的其余部分混合。我们对大RNA的$γ\approx 1$的发现可能是折叠过程中二级到三级元件的等级排序的必然结果。
2016-04-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Combinatorics of RNA-RNA interaction
RNA-RNA结合是在许多类别的非编码RNA中观察到的重要现象，并且在许多调控过程中起着至关重要的作用。最近，已经提出了几种用于预测两个相互作用的RNA分子的联合结构的MFE折叠算法。在这里，接合结构意味着在图示中，每个配偶体的分子内键是无假结的，分子间结合对是非交叉的，并且没有所谓的"之字形“构型。本文介绍了RNA相互作用结构的组合学，包括它们的母函数，奇异性分析以及显式递推关系。特别是，我们的结果意味着简单的渐近公式的联合结构的数量。
2010-06-15 cond-mat.soft math.CO physics.bio-ph
Non-specific binding of Na$^+$ and Mg$^{2+}$ to RNA determined by force spectroscopy methods
RNA双链体的稳定性强烈依赖于离子条件，并且在细胞内RNA暴露于单价和多价离子。尽管最近的进展，我们没有一般的方法来定量说明单价和多价离子对RNA稳定性的影响，和二级结构预测的热力学参数仅在1 M [Na $^+$ ]。在这里，通过机械展开和折叠的20 bp的RNA发夹使用光镊，我们研究了RNA的热力学和动力学在不同的单价和混合单价/镁$^{2+}$盐条件。我们测量的展开和折叠断裂力，并应用Kramers理论提取准确的信息发夹自由能景观在广泛的离子条件下的张力。我们获得了非特异性的修正的RNA发夹形成的自由能和测量的距离的过渡态的折叠状态的变化与力和离子强度。我们通过实验验证了紧束缚离子模型，并获得了ssRNA的持续长度值。最后，我们测试了近似规则，通过该规则，对于小分子构建体，在给定浓度下二价阳离子的非特异性结合亲和力等于在该浓度的100倍下的单价阳离子的非特异性结合亲和力。
2012-06-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Enumeration of RNA structures by Matrix Models
我们根据它们的属，即它们的伪结的拓扑特征，列举了RNA接触结构的数量。通过使用最近提出的矩阵模型制定的RNA折叠问题，我们得到了精确的结果，为简单的情况下，一个RNA分子具有无限灵活的骨干，其中任何任意一对碱基是允许的。我们分析的分布属的假结作为一个函数的核苷酸总数沿磷酸-糖骨架。
2004-10-31 cond-mat.soft q-bio.BM
A Thermodynamic Model for Prebiotic Protein Function
我们提出了一个方案的RNA和快速折叠的蛋白质与大熵差距，如今天观察到的益生元共同进化。我们从非常普遍的原则表明，RNA合成的蛋白质的折叠和展开可以起到热泵的作用。岩石表面可以促进具有极性和疏水性残基的氨基酸链的折叠，同时伴随着周围岩石的热量损失。然后这些链条在展开时从汤中吸收热量。这为提高RNA复制率开辟了道路，通过在降低的温度下大量存在的折叠蛋白质的酶促作用。这为那些编码具有非简并折叠状态的氨基酸序列的RNA提供了进化优势，这将提供最有效的制冷。
2003-05-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Emergence of effective temperatures in an out-of-equilibrium model of biopolymer folding
我们研究了在一个随机模型中扩展温度概念的可能性，该模型用于驱动RNA/蛋白质折叠脱离平衡。我们模拟了一个小RNA发夹的动力学受到外部拉力，这是时间依赖性的。首先，我们考虑一个波动耗散关系（FDR），从而我们验证了各种有效的温度可以得到不同的观测值，只有当最慢的内在弛豫时间尺度的系统调节系统的动态。然后，我们引入了一个不同的非平衡温度，它是由与弱相互作用热浴的热交换速率定义的。值得注意的是，该“动力学”温度可以针对外部切换力的任何频率来定义。我们还讨论和比较这两个新兴的参数的行为，通过区分FDR温度的瞬时特性的动力学温度的时间延迟的性质。一个简单的4-状态马尔可夫模型，描述了RNA分子的长期行为，证实了我们的数值的有效性。
2021-07-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Capturing the essence of folding and functions of biomolecules using Coarse-Grained Models
生物分子及其复合物可以发挥作用的距离从几纳米（折叠结构）到几毫米（例如染色体组织）不等。描述涵盖如此不同长度和时间尺度的现象，需要模型来捕捉特定长度尺度的潜在物理学。理论思想，特别是来自聚合物物理学的概念，指导了粗粒度模型的发展，以研究DNA，RNA和蛋白质的折叠。最近，此类模型及其变体已应用于生物纳米机器的功能。使用粗粒度模型的模拟现在准备解决生物学中的广泛问题。
2011-09-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Weak temporal signals can synchronize and accelerate the transition dynamics of biopolymers under tension
除了热噪声，这是必不可少的，以促进生物聚合物的构象转变，细胞环境充满了一系列的非热波动，产生了过多的活动过程。为了理解非热噪声对生物过程的影响，我们研究了小的振荡力如何影响RNA发夹的热诱导折叠和去折叠转变，RNA发夹对恒定张力的响应在理论和实验上都得到了广泛的研究。引人注目的是，我们在过阻尼条件下进行的分子模拟表明，即使在高（低）张力下，使发夹（非）折叠不可能，在一定频率下的弱外部振荡力可以同步增强RNA发夹的跃迁动力学，并增加平均跃迁速率。此外，RNA动力学仍然可以区分具有共振频率的信号，即使当该信号与具有非共振频率的其他信号混合时。事实上，我们在RNA发夹动力学中的热诱导共振的计算演示是称为随机共振（SR）和共振激活（RA）的现象的直接实现。我们的研究，服从于实验测试，使用光镊，是具有重要意义的生物聚合物在体内的折叠，受到广谱的细胞噪声。
2012-08-21 cond-mat.soft physics.bio-ph
The effect of RNA stiffness on the self-assembly of virus particles
在许多体外条件下，一些小病毒自发地将单链（ss）RNA包裹到称为衣壳的蛋白质外壳中。虽然病毒RNA被发现是紧凑的和高度分支的，因为核苷酸之间的长距离碱基配对，最近的实验表明，在没有二级或更高级结构的ssRNA和病毒RNA之间的头对头竞争中，衣壳蛋白优先封装线性聚合物！本文研究了基因组刚性对RNA与衣壳蛋白复合物的解离自由能的影响。我们发现，由于碱基配对，有效链刚度的增加可能是在某些条件下线性链在支链上具有优势的原因，当涉及到双糖苷化效率。虽然分支使基因组更紧凑，但RNA碱基配对增加了RNA分子的有效库恩长度，这可能导致RNA限制的自由能增加，即RNA限制所需的功，从而降低包装效率。
2018-01-08 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Refolding dynamics of stretched biopolymers upon force quench
单分子力谱方法可用于从折叠景观的任意区域生成生物聚合物的折叠轨迹。我们说明了折叠动力学的复杂性和通用方面的崩溃的RNA和蛋白质的力量淬火后，使用模拟的RNA发夹和理论的基础上的de Gennes模型的均聚物崩溃。折叠时间$τ_F$不对称地取决于$δf_S = f_S - f_m$和$δf_Q = f_m - f_Q$，其中$f_S$（$f_Q$）是拉伸（淬灭）力，$f_m$是RNA发夹的过渡中间力。根据实验，分子延伸的弛豫动力学，$R(t)$，发生在三个阶段：在延伸的快速初始减少之后是一个平台，最后在$R(t)$的突然减少，发生作为接近天然状态。平台期的持续时间随着$λ=τ_Q/τ_F$降低而增加（其中$τ_Q$是力从$f_S$降低到$f_Q$的时间）。力淬火弛豫机制的变化，因为$λ$是改变反映在实验上可测量的时间相关的熵，这是直接计算的折叠轨迹。张力下的de Gennes模型的解析解再现了$R(t)$中的多级动力学。预测的崩溃的初始阶段也应该是聚合物的一个通用功能验证通过模拟的动力学的半柔性（柔性）均聚物在不良溶剂中淬火后，从一个完全拉伸状态的力的环形（小球）形成。我们的研究结果为蛋白质折叠的多个不同的实验观察提供了统一的解释。
2009-11-18 cond-mat.soft physics.bio-ph
A nucleotide-level coarse-grained model of RNA
我们提出了一个新的，核苷酸水平的RNA模型，oxRNA，基于最近开发的DNA的oxDNA模型的粗粒化方法。该模型旨在再现RNA的结构，机械和热力学性质，粗粒化水平旨在保留RNA杂交的相关物理和单链和双链RNA的结构。为了探索其优点和缺点，我们在一系列纳米技术和生物环境中测试该模型。探索的应用包括假结的折叠热力学，接吻环复合物的形成，六边形RNA纳米环的结构，以及发夹基序的解压缩。我们认为，该模型可用于有效的模拟系统的结构与数千个碱基对，并组装系统的数百个碱基对。实现该模型的源代码已发布供公众使用。
2014-03-17 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Compaction and tensile forces determine the accuracy of folding landscape parameters from single molecule pulling experiments
我们建立了一个框架，用于评估是否生物聚合物的过渡态位置，这可以从单分子拉伸实验推断，对应于具有相等的概率达到折叠或未折叠状态（Pfold = 0.5）的结构的合奏。使用结果的强制展开的RNA发夹，一个完全可溶的模型和分析理论，我们表明，Pfold是唯一确定的s，一个实验测量的分子张力整体性参数，这是一个比例的张力和压实力，稳定的折叠状态。应用于折叠景观的DNA发夹和亮氨酸拉链与两个障碍提供了一个结构的解释单分子的实验数据。我们的理论可以用来评估分子延伸是否是一个很好的反应坐标使用测量的自由能分布。
2011-03-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Polymer uncrossing and knotting in protein folding, and their role in minimal folding pathways
我们介绍了一种方法，用于计算在何种程度上链非交叉是重要的最有效的，最佳的轨迹或途径的蛋白质折叠。这涉及记录幽灵链的所有非物理交叉事件，并计算避免此类事件所需的最小非交叉成本。应用深度优先树搜索算法来找到折叠$α$、$β$、$α/β$和打结蛋白质的最小变换。在所有情况下，额外的非交叉/非交叉距离是幽灵链行进的总距离的一小部分。不同的结构类可以区分额外的不交叉距离的量，这种歧视的有效性进行了比较与其他序参数。可以看出，非交叉距离超过链长提供了结构和动力学类别之间的最佳区分。非交叉距离与链长的缩放意味着一个不可避免的交叉缠结为主的折叠机制足够长的链。我们进一步量化的最小折叠路径，通过收集的序列的uncrossing移动，这通常涉及腿，环，肘样uncrossing移动，并呈现这些移动的集合在展开的合奏作为一个多变换“对齐”。构建了共有最小途径，并示意性地显示了$α$、$β$和打结蛋白的代表性情况。重叠参数之间的途径定义，我们发现，$α$蛋白具有最小的重叠，表明不同的折叠途径，打结的蛋白质是高度约束，以遵循一个占主导地位的途径，和$β$蛋白介于两者之间。因此，我们已经展示了拓扑链约束如何在蛋白质折叠中诱导显性途径机制。
2012-11-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
A simple measure of native-state topology and chain connectivity predicts the folding rates of two-state proteins with and without crosslinks
双态蛋白质的折叠速率已经被发现与天然状态拓扑结构的简单测量相关。这些测量中最突出的是相对接触顺序（CO），它是天然蛋白质结构中所有接触的平均CO或“局部性”除以链长。在这里，我们测试这些措施是否可以推广到捕捉链交联的折叠率的影响。交联改变了链的连接性，因此也改变了一些天然接触的局部性。这些局部性的变化可以通过有效接触序（ECO）的图论概念来考虑。然而，相对ECO，即具有交联的蛋白质的相对CO的自然延伸，高估了交联引起的折叠速率的变化。我们建议在这里一个新的措施，本地状态的拓扑结构，相对logCO，其自然扩展，相对logECO。相对logCO是所有接触的CO的对数的平均值除以链长的对数。相对log（E）CO再现了一组26个没有交联的双态蛋白质的折叠速率，具有与相对CO基本相同的高相关系数。此外，它还捕获了8个具有交联的双态蛋白质的折叠速率。
2006-01-28 cond-mat.soft q-bio.BM
Chain Length Dependence on Folding Transition of a Semiflexible Homo-polymer Chain: Appearance of a Core-Shell Structure
利用蒙特卡罗模拟研究了单长半柔性聚合物的折叠转变，特别强调了链长效应。相对较短的链（10-25个Kuhn片段）在溶胀卷曲和紧凑环形构象之间经历大的离散转变，而长链（50个Kuhn片段）在无序卷曲和有序环形之间表现出链内分离状态。
2008-05-03 cond-mat.soft
Optimal target search on a fast folding polymer chain with volume exchange
我们研究了搜索过程中的一个快速折叠的聚合物（“DNA”）的粒子（“蛋白质”），其搜索结合一维扩散沿链，利维型扩散介导的链循环，和体积交换的合奏目标。相对于物理参数，特别是对于最佳搜索，获得了搜索过程的丰富行为。
2006-01-06 cond-mat.soft
Adsorption vs. folding of a Hydrophobic Chain Protein Model near an Attractive Surface
在多正则蒙特卡罗模拟的框架内，研究了一个粗粒离格蛋白质模型在吸引表面附近的折叠与吸附行为。在聚合物表面模型中，Lennard-Jones势被假定为有效单体与吸引表面之间的相互作用势。热力学性质和最低能量构象的一些结构参数进行了计算的折叠和吸附的情况下进行比较。
2015-12-22 cond-mat.soft
Folding in lattice models with side chains
利用两种不同的Monte Carlo移动集研究了含侧链的三维格点Go模型的折叠动力学。一个灵活的移动设置的基础上单，双和三重骨干移动被发现是远远优于标准的蒙特卡罗动力学。研究发现，对于Go模型，折叠时间与链长和相应的指数$λ\approx 3.6$成幂律增长。该研究表明，侧链的掺入显着减缓了折叠速率。
2002-11-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Microscopic Theory of Protein Folding Rates.II: Local Reaction Coordinates and Chain Dynamics
从聚合物主链的链动力学角度研究了蛋白质折叠过程中跨越障碍的运动，完善了前一篇文章中对蛋白质折叠的微观描述。局部反应坐标被确定为集体增长模式的不稳定波动的鞍点的自由能表面。链动力学的描述包括内部摩擦（独立的溶剂粘度）所产生的骨架二面角的基本异构化。研究发现，在高粘度时，折叠速率与溶剂摩擦力成线性关系，而在低粘度时，由于内耗的影响，折叠速率达到饱和。对于$λ$ -阻遏物，计算的折叠速率前因子，以及从变分理论的自由能垒，给出了一个折叠速率，同意与实验确定的高度稳定的条件下的速率，但理论预测太大的折叠速率在过渡中点。使用一个相当完整的定量理论获得的这种差异激发了一组新的问题链动力学，特别是在个人接触形成详细的运动。
2000-08-30 cond-mat.soft q-bio
Capillary self-folding chains
Université de Liège（列日大学）
该研究构建含漂浮单体的毛细自折叠链，调控其序列可获得多种折叠构型，揭示链长对折叠景观的影响，为研究生物分子式序列-结构关系提供可控介观平台。
2026-08-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Two-state protein-like folding of a homopolymer chain
许多小的蛋白质通过一级“全或无”转变直接从膨胀的卷曲折叠到紧凑的天然状态。在这里，我们研究了一个类似的直接冻结过渡从一个简单的灵活的均聚物膨胀线圈到一个紧凑的微晶。Wang-Landau采样被用来构造长度为128的方阱链的一维态密度。微观正则和正则系综内的分析表明，对于具有足够短程相互作用的链，通常的聚合物塌缩过渡被直接冻结或“折叠”过渡所抢占。一个二维自由能景观，通过随后的多规范采样，揭示了一个单一的自由能障碍的主导折叠途径。这个屏障将未折叠态的高熵系综与微晶态的低熵集合分离，并且通过形成过渡态折叠核进行过渡。尽管非唯一的均聚物基态，这种直接冷冻转变的热力学是相同的两个状态的蛋白质折叠的热力学。该模型链满足范特霍夫量热标准的两个状态的折叠和Arkyius分析的折叠/展开自由能垒产生一个小蛋白质的Chevron图特性。
2010-05-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cooperativity in Protein Folding: From Lattice Models with Side Chains to Real Proteins
我们考虑在晶格蛋白质模型中的平衡折叠过渡与没有侧链。一个无量纲的措施，$Omega_{c}$，引入晶格模型和实际蛋白质的协同性的程度进行定量评估。我们发现，较大的值的$Ω_{c}$类似于那些在蛋白质中得到的晶格模型与侧链（LMSC）。LMSC中增强的协同性是由于在模型蛋白质内部侧链的更密集包装的可能性。我们还建立了$Ω_{c}$与（σ=（T_θ - T_{f}）/T_θ）的良好相关性，其中（T_θ）和（T_{f}）分别是塌缩和折叠转变温度。这些理论思想被用来分析各种实际蛋白质中的折叠转变。从实验中提取的$Ω_{c}$的值显示出与$σ$的相关性。我们的结论是，合作的程度可以表示在单参数$σ$，它可以从实验数据估计。
1998-04-22 cond-mat.soft q-bio
Dependence of folding rates on protein length
使用三维围棋晶格模型与侧链的蛋白质，我们调查的折叠时间对蛋白质长度的依赖性。与之前的理论预测一致，我们发现对于Go模型，折叠时间随着链长N的幂律增长，指数为$λ\approx 3.6$，其中所有的原生相互作用（即，在所有侧链和主链原子之间）是均匀的。如果侧链之间的相互作用由成对统计势给出，这在接触能中引入了异质性，则幂律拟合产生大的$λ$值，其通常表示与潜在活化过程的交叉。因此，折叠时间的依赖性最好由拉伸指数\exp（\sqrt{N}）描述。该研究还表明，侧链的掺入通过引入能量和拓扑挫折而大大减缓了折叠。
2002-11-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
