Thermodynamic inference in molecular motors: a Martingale approach
针对纳米级分子马达直接测量难、信息提取有限的问题，提出基于鞅理论的热力学推断策略，利用停时积分涨落定理和熵产生偏移界，在F1-ATPase模型中实现了旋转功、有效温度等热力学量的估计。
2025-09-02 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Random walks of molecular motors arising from diffusional encounters with immobilized filaments
分子马达在细胞骨架丝上的运动用直线上的定向行走来描述。允许从这条线上分离的概率很小。周围流体的运动可以用对称随机游动来描述。分离和再附着的影响计算的主方程在二维和三维的解析解。结果得到的分数绑定电机，他们的平均速度和位移。平行于细丝的扩散系数变得非常大，因为在束缚马达的定向运动的存在下，分离和随后的再附着导致密度分布的加宽。微管上原丝的出现是由结合位点的内部状态来模拟的。经过一段短暂的时间后，所有的原丝变得同样多。
2003-12-17 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Collective effects in intra-cellular molecular motor transport: coordination, cooperation and competetion
分子马达不能单独工作{ \it in-vivo}。我们强调了一些协调，合作和竞争，决定了在真核细胞中的分子马达的集体属性。在交通样运动的汽车在轨道上的背景下，我们强调的重要性，单电机的生化循环和酶的活动，他们的集体时空组织。我们的建模策略是基于一个合成-相同的模型描述了单电机机械化学在足够低的密度，而在较高的密度，它占集体流动性能和密度分布的电机。我们考虑两个具体的例子，即交通的单头驱动蛋白马达KIF 1A的微管轨道和核糖体交通的信使RNA轨道。
2006-05-06 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Fluctuation Theorem for the flashing ratchet model of molecular motors
分子马达将ATP水解产生的化学能转化为机械能。一个被充分研究的分子马达模型是闪烁棘轮模型。我们发现，这个模型表现出的波动关系称为Gallavotti-Cohen对称性。我们的研究强调了这样一个事实，即只有当化学和机械自由度都包括在描述中时，对称性才存在。
2009-07-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Correlations and Symmetry of Interactions Influence Collective Dynamics of Molecular Motors
酶分子积极支持许多细胞过程，包括运输，细胞分裂和细胞运动，被称为马达蛋白或分子马达。实验研究表明，他们相互影响，他们经常在大团体一起工作。为了理解马达蛋白集体行为的机制，我们研究了分子马达沿线状纤维运输中相互作用的影响。它是通过分析最近推出的一类完全不对称排斥过程，考虑到分子间的相互作用，通过物理上一致的方法。我们开发了一种新的理论方法，使我们能够计算分析系统的所有动态特性。我们的分析表明关联在相互作用的分子马达动力学中起着重要的作用。令人惊讶的是，我们发现排斥相互作用的相关性比吸引相互作用的相关性更弱，更短。此外，还发现相互作用的对称性对分子马达的动力学性质有一定的影响。这些研究结果对马达蛋白运输的影响进行了讨论。我们的理论预测进行了广泛的Monte Carlo计算机模拟测试。
2015-03-02 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Individual and Collective Behavior of Small Vibrating Motors Interacting Through a Resonant Plate
我们报告了许多小型电机-手机振动器-粘在共振板上并通过共振板相互作用的实验。我们发现，个别电机与板的相互作用，表现出滞后在其稳态频率由于板共振的相互作用。对于多个电机同时运行的情况，当电机的频率接近板的共振时，电机之间的同步程度增加，并且电机同步的频率表现出历史依赖性。
2010-05-03 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Walks of molecular motors in two and three dimensions
与细胞骨架丝相互作用的分子马达经历由沿着丝的定向运动和在周围溶液中的扩散运动的交替序列组成的奇特的随机行走。一个合奏的电机进行了研究，与一个单一的灯丝在二维和三维的相互作用。的概率分布的时间演化的绑定和未绑定的电动机确定解析。平行于灯丝，马达的扩散强烈增强。解析表达式与蒙特卡罗模拟的结果吻合得很好。
2002-03-11 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Limits on the Precision of Catenane Molecular Motors: Insights from Thermodynamics and Molecular Dynamics Simulations
Wayne State University（韦恩州立大学）；Northwestern University（西北大学）
本研究通过热力学和分子动力学模拟揭示了猫enary分子马达精度的限制，并指出四个关键物理参数影响其效率。
2023-12-20 cond-mat.stat-mech
Motion of rotatory molecular motor and chemical reaction rate
利用只考虑扩散过程的模型，研究了旋转分子马达的旋转速度和质子迁移率等物理量与化学反应速率的关系.发现了一种特殊的质子转运行为，这种行为增强了马达蛋白的能量转换效率。我们给出了一个自然的解释，即当化学反应速率之间存在某些不平等时，这种行为是普遍的。这为考察分子马达的运动是否受扩散过程控制提供了线索。
2003-08-16 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio
Fluctuation relations for molecular motors
本文综述了特殊涨落关系，如Gallavotti-Cohen关系在分子马达棘轮模型中的应用。特别强调的是放在两个国家的模型，如闪烁棘轮模型。我们推导出这些模型的Gallavotti-Cohen波动关系，我们讨论了它的一些影响。
2010-07-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Collective Effects in Models for Interacting Molecular Motors and Motor-Microtubule Mixtures
综述了分子马达与细胞骨架丝相互作用模型的统计力学中的三个问题。首先，描述了相互作用分子马达的波动棘轮模型中密度-密度关联的流体力学行为。数值结果表明，这类模型中动力学行为的标度性质属于KPZ普适类。其次，概括这种模型，包括边界注入和去除电机。与已知的非对称排斥过程的结果一样，模拟表明，这种模型在热力学极限下表现出尖锐的边界驱动相变。在本文的第三部分中，描述了最近在马达和微管的混合物中斑图形成的连续描述方面的进展，并讨论了这种系统的非平衡“相平衡”。
2006-04-06 cond-mat.stat-mech
A Master equation approach to modeling an artificial protein motor
线性生物分子马达通过协调几个不同的过程（例如燃料（ATP）捕获、水解、构象变化、从轨道结合和解结合以及质心扩散）沿轨道单向移动。更好地理解这些过程之间的相互依赖性，这些过程发生在广泛的不同时间尺度上，将有助于阐明分子马达的一般操作原理。人工分子马达为这样的研究提供了一个独特的机会，因为马达的结构和功能是先验已知的。在这里，我们描述了使用主方程的方法，结合从Langevin和分子动力学建模输入，随机模型的分子马达在许多时间尺度。我们将这种方法应用于一个特定的概念，人工蛋白质马达，风滚草。
2010-04-07 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Theoretical Analysis of Dynamic Processes for Interacting Molecular Motors
生物运输是由酶分子的集体动力学支持的，这些酶分子被称为马达蛋白或分子马达。实验表明，马达蛋白通过短程电位局部相互作用。我们调查这些相互作用的基本作用，通过分析一类新的完全不对称的排斥过程，其中的相互作用占在一个philically一致的方式。结合各种平均场计算和计算机模拟的理论分析表明，分子马达的动力学性质强烈依赖于相互作用，并且相互作用的马达蛋白的相关性更强。令人惊讶的是，发现存在导致最大粒子通量的最佳相互作用强度（弱排斥）。也有人认为，分子马达运输是更敏感的吸引相互作用。这些结果的驱动蛋白马达蛋白的应用进行了讨论。
2014-01-24 cond-mat.stat-mech
Engineering Nanoscale Biological Molecular Motors
了解生物分子马达的运作，纳米机器，电化学能量转化为机械功，是加强了自下而上的战略，以合成新的马达。
2017-05-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Pulling cargo increases the precision of molecular motor progress
研究发现“恒力”近似会高估分子马达步数方差，实际拉动货物时马达行进精度更高，且低扩散率货物由连续运动主导，提出了与阶段数无关的新精度界限。
2019-06-27 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Spontaneous Oscillations of Collective Molecular Motors
我们分析了一个简单的随机模型来描述电机分子，在大的群体合作，并提出了一个物理机制，可以导致振荡运动，如果电机弹性耦合到他们的环境。超过临界燃料浓度，系统的非移动状态相对于具有角频率ω的模式变得不稳定。我们提出了一个扰动的描述系统附近的不稳定性，并证明振荡频率是由典型的时间尺度的电机。
1996-11-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Microtubule Length-Regulation by Molecular Motors
微管的长度调节对于许多细胞过程是必不可少的。分子马达，如驱动蛋白8，沿着MT移动，也作为解聚酶，被称为MT动力学的关键球员。然而，长度控制的调节机制仍然难以捉摸。在这里，我们调查了一个随机模型占聚合动力学和电机诱导解聚之间的相互作用。我们确定MT长度和方差对速率常数和运动浓度的依赖性。此外，我们的分析揭示了集体现象如何导致一个定义明确的MT长度。
2012-04-25 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Intra-cellular traffic: bio-molecular motors on filamentary tracks
分子马达是利用某种形式的输入能量进行机械功的大分子复合物。这些马达在其上运动的神经轨迹由蛋白质（例如，微管）或核酸（DNA或RNA）。通常，许多这样的发动机在同一轨道上同时移动，它们的集体性质与高速公路上的车辆交通有表面上的相似之处。我们开发的模型提供了“统一”的描述：在低密度极限下，一个模型捕获了单个电机的传输特性，而在更高的密度下，同一模型解释了相互作用电机的集体时空组织。通过与车辆交通的类比，我们引入了新的量来表征分子马达在其轨道上的时空组织的性质。我们展示了如何交通样的细胞内集体现象取决于相应的个别电机的机械化学。
2008-01-15 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Interacting molecular motors: Efficiency and work fluctuations
我们调查模型的“可逆棘轮”与相互作用的粒子，介绍了我们早些时候[Europhys。Lett. 84，50009（2008）]。我们进一步澄清了由于相互作用的效率提高的效果，并表明它是充满活力的起源，而不是减少波动的后果。我们还显示了复杂的结构中出现的相互作用和密度依赖性的电流和响应函数。的工作和输入能量的波动特性详细表明远离平衡的性质的动态。
2011-05-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Intra-cellular transport of single-headed molecular motors KIF1A
受单头驱动蛋白KIF 1A实验的启发，我们建立了一个由相互作用的分子马达进行细胞内转运的模型。它不仅明确地捕捉到ATP水解的影响，而且还捕捉到驱动单个马达的棘轮机制。我们的模型占实验观察到的单分子性能在低密度极限，并预测一个相图，显示了水解和朗缪尔动力学的集体时空组织的电机的影响。最后，我们提供了在我们的{ \it in-vitro}实验中使用荧光标记的KIF 1A的域壁的存在的实验证据。
2005-09-07 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Exact solution of a linear molecular motor model driven by two-step fluctuations and subject to protein friction
基于蛋白质摩擦力的概念，研究了线性分子马达模型的随机运动方程。求解最初由Mogilner等人（A. Mogilner等人，Phys. Lett. { \bf 237}，297（1998）），并平均两步内部构象波动和热噪声，我们提出了明确的，分析表达式的平均运动和速度-力的关系。我们的研究结果可以直接解释这个电机模型的细节，这是不容易从数值解。特别是，我们发现，该模型是能够预测生理上合理的值的无负荷运动速度和运动的流动性。
2003-12-15 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.QM
Making sense of nonequilibrium current fluctuations: A molecular motor example
本文以一个可解析求解的分子马达模型为例，说明如何沿动力学等价类改变参数来理解马尔可夫系统在近平衡和远离平衡条件下的非平衡响应与涨落。
2024-04-02 cond-mat.stat-mech
Bounds and phase diagram of efficiency at maximum power for tight-coupling molecular motors
在不可逆热力学框架下研究了紧耦合分子马达的最大功率效率。结果表明，电磁脉冲仅取决于热力学电流与力之间的本构关系。根据本构关系的特点，将马达分为线性、超线性、次线性和混合型四类，并分别得到了这四类分子马达的电磁脉冲范围。导出了电磁脉冲的精确边界，并将其表示为每个电机步中燃料释放的自由能的显式函数。构造了一个相图，清楚地表明了参数（负载分配系数和燃料在每个电动机步中释放的自由能）所在的区域如何决定EMP值是大于还是小于1/2。该相图揭示了在生理条件下使用ATP作为燃料的马达可以在小的负载分配因子（$<0.1$）下以最大功率和更高的效率（$>1/2$）工作。
2013-02-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Effects of symmetry on coupled rotary molecular motors
Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）
本研究探讨了不同旋转对称性对耦合旋转分子马达性能的影响，发现中间耦合时输出功率最大，且强驱动可能导致马达断开现象。
2026-02-05 cond-mat.stat-mech
Entropy and efficiency of a molecular motor model
在本文中，我们调查使用的路径积分形式主义和概念的熵和交通的背景下，分子马达。我们表明，连同时间反演对称性破缺的参数，可以找到这样的电机的效率上的界限。为了阐明这一技术，我们在一个特定的模型上使用它来找到热力学和斯托克斯效率，尽管参数本身更一般，可以用于广泛的模型。我们还表明，通过考虑作为棘轮的分子马达，可以找到额外的边界上的热力学效率。
2009-10-13 cond-mat.stat-mech
Efficiency at maximum power of interacting molecular machines
我们研究了分子马达系统在最大功率下的效率。我们考虑两种模型的驱动蛋白电机上的微管：对于简化和详细的模型，我们发现，多体排斥效应提高了效率，在最大功率的多电机系统，相对于单电机的情况下。值得注意的是，我们发现，这种效果发生在一个有限的区域的系统参数，兼容的生物相关的范围。
2012-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Interaction of molecular motors can enhance their efficiency
考虑了在镜像对称性破缺的振荡势场中运动的粒子。我们计算了它们作为分子马达承受外力时的能量效率。结果表明，颗粒间的相互作用在很宽的参数范围内提高了效率。人工分子马达的可能后果进行了讨论。
2010-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Effective rates from thermodynamically consistent coarse-graining of models for molecular motors with probe particles
许多分子马达的单分子实验不仅包括马达本身，还包括与之耦合的大探针粒子，然而，这些实验的理论分析往往只考虑马达的自由度。我们提出了一种粗粒度的方法，映射模型，包括两个耦合的自由度，代表电机和探针粒子到这样一个有效的单粒子模型，通过消除探针粒子的动力学在一个appropriately和动态一致的方式。粗粒度的速率服从局部细致平衡条件，并再现净电流。此外，平均熵产生以及热力学效率是不变的，在这种粗粒化过程。我们的分析表明，只有通过假设不切实际的快速探针粒子，粗粒度的过渡率与传统上使用的单粒子电机模型的过渡率相吻合。此外，我们发现，对于多循环电机的失速力可以依赖于探针的大小。我们将这种粗粒化方法应用于F1-ATP酶和驱动蛋白马达的具体案例研究。
2015-01-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Force and Motion Generation of Molecular Motors: A Generic Description
我们回顾了生物马达蛋白质的性质，这些蛋白质沿着极性和周期性的线性细丝运动。这种发动机的操作的物理学可以通过耦合到化学反应的简单随机模型来描述。我们分析了力和运动产生的基本特征，并在两态模型的框架下讨论了单电机的一般性质。包含大量马达（如肌肉和鞭毛）的系统激发了在简单模型框架内对许多相互作用马达的研究。在这种情况下，集体效应可能导致新的行为类型，如动态不稳定的稳定状态和振荡运动。
1999-08-28 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio
General relation between drift velocity and dispersion of a molecular motor
我们将一个进行性线性分子马达模型化为一个在一维周期晶格中扩散的粒子，其位置之间具有任意的跃迁速率。我们提出了一个相对简单的证明定理，该定理指出，漂移速度V的扩散系数D的比例有上限2N/d，其中N是在一个基本单元的节点数和d表示其长度。这个关系式可以用来估计分子马达内部状态的最小值和爱因斯坦力的最大值，爱因斯坦力近似等于分子马达所施加的最大力。
2002-07-08 cond-mat.stat-mech
Traffic Jams and Shocks of Molecular Motors inside Cellular Protrusions
分子马达参与肌动蛋白基细胞突起内的关键运输过程。马达将货物蛋白运送到突起尖端，参与调节肌动蛋白聚合，并在促进这种突起的生长和形成中起关键作用。据观察，马达积累在细胞突起的尖端，并且另外形成聚集体，发现这些聚集体以肌动蛋白微铣削的速率向突起基部漂移。我们提出了一个一维驱动的晶格模型，其中电机变得不活跃后，提供他们的货物在尖端，或失去他们的货物，以无货物的邻居。结果表明，实验观察结果可以解释为在尖端形成的交通堵塞。该模型使用一种新的平均场和冲击分析的应用程序来解决。我们发现一类新的冲击，经历间歇性崩溃，平均不服从朗肯-Hugoniot关系。
2013-09-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Enhanced diffusion of molecular motors in the presence of adenosine triphosphate and external force
在恒定外力作用下，分子马达的扩散被认为是一个简单的理论模型的基础上。马达由布朗粒子在一系列周期性放置在直线上的抛物线势中运动表示，并且通过化学反应将势从一个抛物线随机切换到另一个抛物线，这对应于马达蛋白中ATP的水解或合成。结果发现，扩散系数作为力的函数表现出峰值。这种扩散增强的机制和观察它的生物旋转马达F1-ATP酶的可能性，进行了讨论。
2016-05-31 cond-mat.stat-mech
Cooperative molecular motors moving back and forth
本文利用两态棘轮模型研究了极性随机交替的细胞骨架轨道上分子马达的双向协同运动。我们的模型基于先前提出的模型[Badoual等人，{ \em Proc. Natl. Acad. Sci. USA} { \bf 99}，6696（2002）]中的方法，并且此外，考虑了由于行走马达的联合作用而在细胞骨架轨道中产生的弹性张力所引起的协同效应。我们表明，无论是计算和分析，这种额外的协同效应导致的双向运动的特征反转时间显着减少，特别是在系统中有大量的电机。我们还发现，双向运动只发生在（几乎）a极轨道上，而即使是轻微的极轨道上的运动是单向的。我们认为，这些意见的起源是敏感的依赖于合作动力学之间的差异，通常工作在和反对瞬时运动方向的电机的数量。
2009-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Stepping and crowding of molecular motors: statistical kinetics from an exclusion process perspective
马达酶是一种非凡的分子机器，它利用三磷酸核苷水解产生的能量来产生机械运动，通过构成其动力学循环的不同步骤来实现。这些大分子，现在研究与先进的实验技术，以揭示其分子机制和动力学循环的性质，涉及许多生物过程，从生物聚合（如RNA聚合酶和核糖体）到细胞内运输（马达蛋白，如驱动蛋白或动力蛋白）。虽然在理论和实验上对单个电机的动力学进行了很好的研究，但它们的步进周期对集体动力学的影响仍然不清楚。这一方向的进展将提高我们对天然细胞内介质中的运输过程的理解，在天然细胞内介质中，进行性运动酶可能在拥挤的条件下工作。因此，在这项工作中，我们扩展了目前的统计动力学分析，研究集体输运现象的汽车在格子气模型属于排斥过程类。通过数值模拟，我们展示了如何解释和使用在拥挤的条件下从单粒子轨迹计算的随机性。重要的是，我们还表明，时间波动和非泊松行为是内在相关的空间相关性和出现的大，但有限的，集群的共同移动的电机。我们的分析揭示的属性有重要的生物学意义上的集体运输特性的进行性马达酶在拥挤的条件下。
2014-05-26 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Energy Transfer in a Molecular Motor in Kramers' Regime
我们提出了一个理论处理的能量转移的分子马达描述的过阻尼布朗运动的多维倾斜周期势。倾斜作为热力学力驱动系统脱离平衡，对于不可分势，能量转移发生在自由度之间。对于深势阱，连续理论转换成一个离散的主方程，这是易于分析。我们使用这个主方程推导出的跳跃率，漂移，扩散，效率和能量转移率的热力学力的正式表达式。这些结果跨越了自由度之间的强耦合和弱耦合，描述了接近和远离平衡状态，并且与广义细致平衡和Onsager关系是一致的。因此，我们在一个单一的理论框架内推导出许多不同的结果分子马达。
2013-09-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
The efficiency of the molecular motors
分子马达在布朗运动主导的环境中工作时将化学能转化为机械功。本文的目的是探讨分子马达与其周围环境之间的能量流动，特别是其效率。从Fokker-Planck方程出发，无论是考虑$N$还是考虑无限化学态，我们都发现分子马达的能量效率，无论是Stokes效率还是通常的热力学效率，都严格限制在1以内，这是因为在过阻尼环境中以及在化学反应过程中能量都在耗散。
2009-02-12 cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Traffic by small teams of molecular motors
分子马达沿着细胞骨架丝运输各种货物，类似于公路上的卡车。然而，与交通工具不同的是，分子马达不是单独工作，而是以小团队的形式工作。我们描述了一个简单的模型，由一组发动机和两组发动机运输货物，这两组发动机向相反的方向行驶。我们在体外实验中观察到，一组马达的合作产生了长距离运输。两组马达的运输导致各种双向运动行为和动态不稳定性，使人想起自发对称性破缺。我们还讨论了货物运输队的电机允许细胞产生强大的远程双向运输。
2008-07-07 cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Biased transport of elastic cytoskeletal filaments with alternating polarities by molecular motors
我们提出了一个简单的模型，肌动蛋白束的双向动力学与非进行性肌球蛋白电机的滑动检测交替极性。在该模型中，束被表示为一个弹性链的单体组成的正，负极性。束的运动是由下面的马达的拉力引起的，所述马达随机地附接到单体，并且根据单体的极性，在向右或向左的方向上拉动它们。我们证明了完全a-极性链由相同数量的单体组成的正负极性可以表现出有偏的双向运动与非零漂移。这种效应是由于肌球蛋白马达的作用而在链中产生的弹性张力。我们还表明，由于这种张力，附着的电机的概率大大降低，并成为强烈依赖于链的长度。这些令人惊讶的影响点的必要性，考虑弹性的细胞骨架在理论研究的合作动力学的分子马达。
2010-05-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Molecular Motors Interacting with Their Own Tracks
通过分析可精确求解的离散态"烧桥“模型，从理论上研究了沿线性晶格运动并通过可逆破坏特定晶格键与之相互作用的分子马达的动力学.分子马达被视为扩散粒子，当经过它们时，可以不对称地破坏或重建周期性分布的弱连接。我们明确的动力学性质的计算表明，耦合的无偏分子马达与桥燃烧机制的运输导致一个定向运动，降低波动，并产生一个动态的过渡在低浓度的弱链接的限制。后向偏置分子马达与烧桥机制之间的相互作用产生了复杂的动力学行为。对于可逆解离，分子马达的向后运动减慢。在一定的参数范围内，分子马达的运动方向会发生变化。分子马达也经历非单调的波动，由于两个相反的机制的作用：减少活动后，烧毁的网站和锁定的大波动。当两种机制具有可比性时，会观察到较大的空间波动。对于桥的不可逆燃烧，分子马达的性质是不同的，在一定浓度范围内，速度和波动被抑制，并且还观察到动态转变。系统的动力学进行了讨论的有效驱动力和不同的扩散制度之间的过渡。
2007-12-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Cooperative transport by small teams of molecular motors
分子马达为细胞内的货物定向运输提供动力。即使一台发动机足以运输货物，发动机也经常以小团队合作。本文从理论上讨论了多台发动机协同运输问题，并探讨了它的一些性质。特别是我们强调如何汽车队可以拖动货物通过粘性环境。
2006-12-04 cond-mat.stat-mech q-bio.BM q-bio.SC
Thermal Fluctuation Statistics in a Molecular Motor Described by a Multidimensional Master Equation
对分子马达中的热涨落统计进行了理论研究。在电机中的能量传递是用一个多维离散主方程与最近邻跳跃。在这个理论中，能量转移导致不同自由度的热涨落之间的统计相关性。在很长一段时间内，能量传递是一个具有恒定漂移和扩散的多元扩散过程。波动和漂移在强耦合极限中对齐，使得能够沿耦合坐标进行一维描述。我们推导出正式的概率分布的表达式，并模拟单轨迹的系统在近和远的平衡限制强耦合和弱耦合。我们的研究结果表明，跳跃统计提供了一个机会，以区分不同的操作制度。
2013-08-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Traffic of molecular motors through tube-like compartments
利用格子模型研究了分子马达在开放管状腔室中的运动。这些模型表现出边界诱导的相变相关的非对称简单排斥过程（ASEP）在一维。过渡线的位置取决于管两端的边界条件。研究了三种边界条件：（A）对应于封闭圆环管的周期边界条件。(B)在局部保持径向平衡的两个管端处的固定马达密度;以及（C）在一端处的扩散马达注入和在另一端处的扩散马达提取。除了相图，我们还确定了使用平均场近似和蒙特卡罗模拟的绑定和未绑定的电机密度的配置文件。我们的理论预测是实验可以达到的。
2003-04-30 cond-mat.stat-mech
Extreme-Value Statistics of Stochastic Transport Processes: Applications to Molecular Motors and Sports
我们推导出精确的表达式的极值（最大值和最小值）的空间位移和有偏随机游动的波动熵流的有限时间统计。我们的方法捕捉到了分子马达沿线性细丝运动的极端事件的关键特征。我们的结果推广了熵产生的下确界定律，并揭示了其最大值和最小值分布的对称性。我们还表明，全生成函数的弛豫谱，因此任何时刻，有限时间极值分布可以写在随机矩阵理论的马恩科-帕斯图分布。利用这一结果，我们获得了估计的极值统计的随机运输合适的Wishart和Laguerre随机矩阵的特征值分布。我们证实了我们的结果通过数值模拟的随机模型的分子马达和讨论作为说明性的例子，我们的理论在体育的背景下。
2020-08-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Crowding of molecular motors determines microtubule depolymerization
微管的组装和拆卸动力学是由微管相关蛋白紧密控制的。在这里，我们调查如何加上端定向解聚酶的驱动蛋白-8家族调节MT解聚动力学。采用以个人为基础的模型，我们重现实验结果。此外，拥挤被确定为解聚动力学的关键调节机制。我们的分析给出了两个性质不同的制度。对于电机密度超过一个特定的阈值，一个宏观的交通堵塞出现在加端和MT动态成为独立的电机浓度。低于该阈值，在尖端处出现微观交通堵塞，其抵消解聚动力学的影响，使得解聚速度仅由电机密度确定。由于这种密度随MT长度而变化，因此长度依赖性调节是可能的。值得注意的是，电机协同性不影响解聚速度，但只影响解聚酶的末端停留时间。
2011-11-14 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.SC
Efficiencies of a molecular motor: A generic hybrid model applied to the F1-ATPase
在单分子检测中，分子马达的运动通常是从测量附着在其上的大探针粒子的随机轨迹推断的。组合动力学由电机的离散步和探针的连续布朗运动组成。最近的实验F1-ATP酶的动机，我们调查三种类型的效率都在模拟和高斯近似。总体而言，我们得到了良好的定量协议与实验数据。特别是，我们澄清的条件下，这些效率之一变得大于一。
2012-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Walks of molecular motors interacting with immobilized filaments
分子马达在细胞骨架丝上的运动用直线上的定向行走来描述。允许从这条线上分离的概率很小。周围流体的运动可以用对称随机游动来描述。分离和再附着的影响计算的主方程的解析解。结果得到的分数绑定电机，他们的平均速度和位移。封闭的系统在有限的几何形状（管，板）导致一个实验上可实现的问题，这是研究在一个连续的描述，也在数值上的晶格模拟。
2004-08-30 cond-mat.stat-mech
Simulating a Chemically-Fueled Molecular Motor with Nonequilibrium Molecular Dynamics
大多数分子动力学的计算机模拟都是在平衡条件下进行的--在一个封闭的、孤立系中，或者在一个保持恒定温度或压力的系统中。有时候，在这些模拟中引入额外的张力、剪切力或温度梯度，以探测对外力的一种非平衡响应。然而，催化剂和分子马达的功能是基于化学反应的热力学驱动力引起的非平衡动力学。在这种情况下，模拟需要恒化器能够保持非平衡稳态的化学浓度。我们开发了这样一个动态的计划，并用它来观察一个新的基于粒子的经典模型的链状分子马达周期。分子马达经常用详细的平衡破坏马尔可夫模型来建模，我们通过对模拟的微观动力学进行粗粒化来明确地构建这样一幅图，以提取速率。这项工作确定了粒子间的相互作用，调整这些速率，以创建一个功能的电机，从而产生一个计算的操场，以调查方向偏差，电流生成和耦合强度之间的相互作用，在分子信息棘轮。
2021-11-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Quantifying the Heat Dissipation from a Molecular Motor's Transport Properties in Nonequilibrium Steady States
理论分析，映射到单循环马尔可夫过程的分子马达的单分子时间轨迹，使我们能够评估从电机耗散的热量，并阐明其依赖于平均速度和扩散率。与处于平衡状态的被动布朗粒子不同，分子马达的速度和扩散常数是相互关联的。特别是，我们的研究清楚地表明，随着产热的扩散率的增加是活性颗粒的自然结果，这让人想起最近的实验前提，即放热酶的扩散是由其自身催化周转释放的热量增强的。与自由扩散的放热酶相比，动力学仅限于一维轨道的驱动蛋白-1在将构象波动转化为局部定向运动方面非常有效，从而显示出显著更高的扩散率及其周转率的增强。将分子发动机和自由扩散酶放在同等的地位，我们的研究为理解放热酶的热增强自扩散提供了热力学基础。
2016-12-28 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Movements of molecular motors: Ratchets, random walks and traffic phenomena
驱动细胞内细胞器运输的进行性分子马达沿着细胞骨架丝定向运动。在大的时间尺度上，它们进行运动行走，即，特殊的随机游动，它是由纤维的反复解开和重新结合而产生的。无约束马达在周围流体中执行布朗运动。此外，分子马达的交通表现出许多合作现象。特别是，它面临着与街道上的交通类似的问题，例如交通堵塞的发生和（双向）交通的协调。这些问题在这里进行了研究，理论上使用晶格模型。
2005-02-22 cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Self-organized density patterns of molecular motors in arrays of cytoskeletal filaments
用Monte Carlo模拟和一个两态模型，对单轴和中心（类星）排列的细胞骨架丝与许多分子马达系统的定态进行了理论研究。考虑到电机从丝的结合位点的相互排斥。对于小的整体电机浓度，密度分布是指数和代数单轴和中心灯丝系统，分别。对于单轴系统，排除导致共存的区域的高密度和低密度的绑定电机对应的电机交通堵塞，增长后，增加整体电机浓度。这些堵塞对灯丝末端的电机行为不敏感。在居中的系统中，交通堵塞仍然很小，如果马达向内移动，马达集中度的增加会导致轮廓变平，如果马达向外移动，则会在星形中心形成最大集中度。除了电机密度模式，我们还确定了相应的电机电流模式。
2005-02-22 cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Renewal processes and fluctuation analysis of molecular motor stepping
我们的动力学模型的进行性或旋转分子马达使用更新过程，在斯沃博达，米特拉和块发起的工作。我们应用功能技术来计算不同类型的多时间关联函数的更新过程中，这有应用程序进行珠测定实验与进行性分子马达，如肌球蛋白V和驱动蛋白，和旋转马达，如F1-ATP酶。
2005-11-13 cond-mat.other cond-mat.stat-mech q-bio.OT
Modified Fluctuation-dissipation theorem for non-equilibrium steady-states and applications to molecular motors
我们提出了一个理论框架，以了解修改后的波动耗散定理有效的系统接近非平衡稳态和服从马尔可夫动力学。我们讨论的解释，这一结果的轨迹熵过剩。该框架说明了一个简单的教学例子的分子马达。我们还在这方面得到了广义格林-久保关系，类似于最近由塞弗特得到的关系，物理学评论快报，104，138101（2010）中描述了生物分子状态的更一般网络。
2010-12-21 cond-mat.stat-mech
Non-equilibrium phase transitions in tubulation by molecular motors
已知分子马达对膜管的提取对真核细胞的运输性质起重要作用。通过研究一个通用类的模型管提取，我们发现了丰富的相图。特别是，我们表明，沿管的电机的密度可以表现出冲击，逆冲击和高原，这取决于参数，原则上可以探测实验。此外，相图表现出有趣的重入行为。
2009-04-07 cond-mat.stat-mech q-bio.SC
Force-Velocity Relations of a Two-State Crossbridge Model for Molecular Motors
讨论了分子马达的力-速度关系。它们可以在两种极限情况下进行分析计算：大量和一对电机。研究了应变相关剥离率对电机特性的影响。它可以导致线性，肌球蛋白样，驱动蛋白样和异常曲线。特别是，我们指定的条件下，振荡行为可能会被发现。
1998-06-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
