Partition function of a bubble formed in double stranded DNA
通过考虑两个给定长度的单链DNA（ssDNA）系统的可能构型的总权重和位置矢量{\bf r}的分布函数，计算了嵌入双链DNA（dsDNA）中的气泡配分函数的熵部分它将双链DNA中气泡的两个拉链叉分开。对于位置矢量{ \bf r}的分布函数，我们使用从蠕虫状链模型中找到的给定长度的dsDNA链的端到端矢量{ \bf r}的分布。我们表明，当形成气泡的链被假定为高斯的所谓的环闭合指数$c$是3，当我们进行校正，包括在每个链的自我回避的值$c$变为3.2。
2009-09-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bubble coalescence in interacting system of DNA molecules
我们考虑了两种相互作用的DNA分子模型：\textit{First}是相互作用DNA中的（四参数）气泡聚结模型（简称：BCI-DNA）。\textit{Second}是一个凝聚的DNA分子（简称BCC-DNA）中的（三参数）气泡聚结模型。为了研究BCI-DNA和BCC-DNA模型的气泡合并热力学，我们采用统计物理的方法。也就是说，我们定义了每一个模型的哈密顿量，并给出了它们的不变性吉布斯测度（TIGMs）。对于第一个模型，我们发现参数，使得相应的哈密顿量有多达三个TIGM（系统的三相）生物学意义的存在三个状态：“无气泡聚结”，“主导软区”，“气泡聚结”。对于第二个模型，我们表明，对于任何（容许）参数，该模型具有唯一的TIGM。这是一种“无气泡聚结”相占主导地位的状态。
2022-11-06 cond-mat.stat-mech
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
Dynamics of a bubble formed in double stranded DNA
研究了双链DNA中标记碱基对的涨落动力学。我们用描述碱基对水平相互作用的势模型计算了作用在标记碱基对上的漂移力，并以此建立了Fokker-Planck方程，计算的位移自相关函数与Altan-Bonnet { \it et. al.}物理修订信函{ \bf 90}，138101（2003）在测量的整个时间范围内。我们计算最可能的位移，主要是有助于自相关函数和这些位移的半时历史。
2008-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Bubble coalescence in breathing DNA: Two vicious walkers in opposite potentials
我们研究了两个DNA气泡的合并，最初位于弱段，并在一个设计的双链DNA结构中由一个更稳定的屏障区域分开。导出了气泡聚并的特征时间及其分布，以及聚并位置沿壁面的分布。低于熔化温度，我们发现一个Kramers型的障碍交叉行为，而在高温下，气泡角落进行漂移扩散聚结。结果是通过将气泡动力学映射到两个相反势的恶性步行者问题上得到的。
2006-10-26 cond-mat.stat-mech
DNA breathing dynamics: Analytic results for distribution functions of relevant Brownian functionals
我们研究DNA呼吸动力学的建议和检查几个不同的布朗泛函与气泡寿命和反应。气泡动力学被描述为一个过阻尼的随机行走的数目破碎的碱基对。步行发生在波兰-Scheraga自由能源景观。我们提出了几个概率分布函数的呼吸过程的特点，并采用最近研究的向后福克-普朗克方法和路径分解方法作为优雅和灵活的工具来推导这些分布。特别地，对于初始尺寸$x_0$的气泡，我们推导出（i）首次通过时间$t_f$的分布$P(t_f|x_0)$，表征气泡寿命，（ii）直到首次通过时间的区域$A$的分布$P(A|x_0)$，提供关于气泡对DNA内过程的有效反应性的信息，（iii）在首次通过时间之前获得的最大气泡尺寸$M$的分布$P(M)$，和（iv）在首次通过时间之前最大气泡尺寸$M$和其出现的时间$t_m$的联合概率分布$P(M,t_m)$。这些分布进行了分析，在小的和大的气泡尺寸的限制。我们补充我们的分析预测与直接数值模拟相关的朗之万方程，并获得了很好的协议，在适当的限制。原则上，这里分析的各种量的非平凡标度行为可以通过实验来探索。
2010-12-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of DNA-breathing: Weak noise analysis, finite time singularity, and mapping onto the quantum Coulomb problem
本文在Poland-Scheraga模型的基础上研究了双链DNA中变性泡的动力学。我们表明，长时间分布的DNA气泡的生存和大小的自相关函数可以从一个渐进的弱噪声的方法。特别是，低于熔化温度的气泡闭合对应于一个嘈杂的有限时间奇点。我们证明了相应的Fokker-Planck方程等价于一个量子库仑问题。低于熔化温度的气泡寿命与连续的散射状态的排斥库仑势;在熔化温度下的库仑势消失和底层的第一出口动力学表现出长时间的幂律尾;熔化温度以上，对应于一个有吸引力的库仑势，长时间的动力学控制的最低束缚态。相关性和有限尺寸效应进行了讨论。
2007-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Localization of Denaturation Bubbles in Random DNA Sequences
我们研究了长的、拉伸的DNA随机序列中扭曲诱导的变性泡的热力学和动力学行为。与弱扭曲相关联的小气泡是离域的。在阈值扭矩以上，几十个碱基或更大的气泡变得优先定位于富含\AT的区段。在本地化的制度，气泡表现出“老化”和移动亚扩散与连续变化的动态指数。这些性质是使用大偏差理论的结果与标度参数，并验证了蒙特卡罗模拟。
2003-02-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Theory of Bubble Nucleation and Cooperativity in DNA Melting
采用Peyrard-Bishop-Daxuois模型，采用无参数可调的蒙特卡罗模拟，研究了DNA解链过程中中间态（变性泡）的产生及其作用.与以前发表的实验结果发现良好的协议进行比较。研究了熔融曲线、气泡稳定的临界DNA片段长度和两态跃迁的可能性。
2004-12-21 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Thermal denaturation of fluctuating finite DNA chains: the role of bending rigidity in bubble nucleation
文献中的统计DNA模型通常是有效的模型，其中仅考虑碱基对状态（未断裂或断裂）。由于一系列断裂键或气泡的有效抗弯刚度与双链状态相比降低了30倍，因此需要在更一般的介观模型中包含分子构象自由度。在本文中，我们这样做，提出了一个一维伊辛模型，它描述了内部的碱基对状态，耦合到一个离散的蠕虫状链模型描述链配置[J. Palmeri，M. Manghi和N. Destainville，Phys. Rev. Lett. 99，088103（2007）]。这个耦合模型是完全解决使用传输矩阵技术，提出了一个类似的路径积分处理的量子双原子分子。当链波动被整合出来时，变性转变温度和宽度自然地出现为一个明确定义的哈密顿量的模型参数的显式函数，揭示了该转变是由气泡和双链段之间的弯曲（熵主导）自由能的差异驱动的。计算的熔解曲线（开放碱基对的分数）是在良好的协议与实验熔解曲线的polydA-polydT。预测的均方半径作为温度的函数的变化导致一个连贯的新的解释实验观察到的热粘度转变。最后，详细研究了DNA链长度的影响，强调了有限尺寸效应的重要性，即使是由几千个碱基对组成的DNA。
2007-09-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
DNA denaturation bubbles at criticality
在Peyrard-Bishop-Dauxois模型的框架内详细研究了DNA变性气泡的平衡统计性质。气泡的形成在均匀的DNA中被发现关键取决于非线性碱基堆积相互作用的存在。延伸超过小于10个碱基对的小气泡与比较大气泡大得多的每个位点的形成自由能相关。当接近临界温度时，与气泡进一步生长相关的自由能变得非常小。在不同温度下不同大小的气泡的平均位移曲线的分析显示，在没有非线性堆叠的情况下，几乎相同的缩放形状;非线性堆叠导致大小气泡的不同缩放形状。
2008-02-15 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
DNA bubble dynamics as a quantum Coulomb problem
本文在Poland-Scheraga模型的基础上研究了双链DNA中变性泡的动力学。我们证明了相应的福克-普朗克方程等价于库仑问题。在熔化温度以下，气泡的寿命与排斥库仑势的散射态的连续性有关，在熔化温度下库仑势消失，第一次出口动力学表现出长时间的幂律尾，在熔化温度以上，对应于吸引库仑势，长时间动力学受最低束缚态控制。相关性和有限尺寸效应进行了讨论。
2006-08-21 cond-mat.stat-mech
Master equation approach to DNA-breathing in heteropolymer DNA
在穿过初始屏障以破坏双链DNA中的第一个碱基对（bp）之后，进一步的bp的破坏的特征在于小于一到几kT之间的自由能。这导致间歇性单链气泡的打开。它们的解链和压缩动力学可以通过单分子荧光或NMR方法来监测。我们在这里建立了一个动态描述这个DNA呼吸在一个杂聚物DNA的主方程，该方程控制的时间演化的联合概率分布的气泡大小和位置沿序列。传递系数是基于波兰-Scheraga自由能模型。我们推导出气泡动力学的自相关函数和相关的弛豫时间谱。特别是，我们展示了如何可以获得单个气泡的寿命和连续气泡事件之间的等待时间的主方程的概率密度。一个随机Gillespie模拟结果的比较显示出良好的协议。
2006-10-19 cond-mat.stat-mech
Bubbles, clusters and denaturation in genomic DNA: modeling, parametrization, efficient computation
本文使用介观，非线性晶格动力学（Peyrard-Bishop-Dauxois，PBD）建模来描述DNA在变性温度以下和附近的热性质。计算效率的符号介绍了相关的统计力学。计算的熔化配置文件的长和短的异质序列，使用最近推出的重新参数化的PBD模型，并严格讨论。扩展开放的气泡和绑定集群的统计制定和结果，为选定的例子。
2011-02-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dependence on temperature and GC content of bubble length distributions in DNA
我们提出的数值结果的温度依赖性的气泡长度分布在DNA片段的各种鸟嘌呤胞嘧啶（GC）浓度。碱基对开口描述的Peyrard-Bishop-Dauxois模型和相应的热平衡分布的气泡通过Monte Carlo计算气泡大小的顺序高达100个碱基对。研究了气泡长度分布参数与温度和气相色谱含量的关系。我们提供简单的表达式，近似描述这些关系。同时给出了气泡平均长度的变化规律。我们发现温度依赖性的指数c出现在气泡长度的分布。如果在真实DNA的环熵指数中存在类似的依赖性，那么它可能与理解力延伸实验中的过度拉伸有关。
2009-06-25 cond-mat.stat-mech nlin.PS physics.bio-ph
Thermally Induced Local Failures in Quasi-One-Dimensional Systems: Collapse in Carbon Nanotubes, Necking in Nanowires and Opening of Bubbles in DNA
我们提出了一个一般的框架，探讨准一维系统中的热激活故障。我们将其应用于碳纳米管的坍塌，纳米线中瓶颈的形成，这两者都限制了电导，以及与转录和变性相关的DNA链中碱基对的局部区域或“气泡”的开放。我们预测DNA中气泡开放的概率的指数行为，纳米管的扁平区域之间的平均距离或纳米线中的颈缩作为温度的单调递减函数，并计算温度低于这些事件变得极其罕见。这些发现很难用数字来获得，但是，它们可以通过实验来获得。
2009-10-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Distributions of Bubble Lifetimes and Bubble Lengths in DNA
我们研究了在生理温度下DNA中气泡寿命和气泡长度的分布，通过进行广泛的分子动力学模拟与Peyrard-Bishop-Dauxois（PBD）模型，以及一个扩展的版本（ePBD）具有序列依赖的堆叠相互作用，强调这些分布的影响序列的鸟嘌呤-胞嘧啶（GC）/腺嘌呤-胸腺嘧啶（AT）的内容。对于这两种模型，我们发现，碱基对依赖性（GC与AT）的阈值，考虑互补的核苷酸被分离是能够重现所观察到的依赖性的DNA序列的GC含量上的解链温度。使用这些阈值的碱基对开口，我们得到的气泡的长度高达10个碱基对的序列的GC含量是不同的，这是准确地拟合拉伸指数函数的气泡寿命分布。我们发现，对于这两种模型的平均气泡寿命减少，无论是增加气泡长度或GC含量。此外，得到的气泡长度分布也适合适当的拉伸指数函数和我们的研究结果表明，短气泡有类似的可能性，任何GC含量，但较长的是更有可能发生在AT丰富的序列。我们还表明，ePBD模型允许更多的，更长的寿命，比PBD系统的泡沫。
2020-11-19 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.comp-ph
Determining the DNA stability parameters for the breathing dynamics of heterogeneous DNA by stochastic optimization
我们认为，热力学稳定性参数（最近邻堆积和氢键自由能）的双链DNA分子可以可靠地推断出时间序列的局部变性区（气泡）的大小波动（呼吸）。在重建的气泡尺寸分布的基础上，这是通过模拟退火方面的自由能的随机优化来实现的。特别是，它示出，即使是嘈杂的时间序列允许在显着的准确性的稳定性参数的识别。这种方法将是有用的，以获得DNA堆积和氢键自由能从单泡呼吸测定，而不是平衡数据。
2011-09-30 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Coupled dynamics of DNA-breathing and single-stranded DNA binding proteins
我们研究的DNA分子中的局部变性区的大小波动的蛋白质的存在下，选择性地结合到单链DNA，基于（2+1）维主方程。通过调整物理参数，我们可以驱动系统从不受干扰的气泡波动，以充分，结合蛋白质诱导变性。我们确定了DNA泡的有效自由能景观，并探讨了它的弛豫模式。
2005-06-17 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Looking into DNA breathing dynamics via quantum physics
我们研究的气泡动力学的DNA依赖于时间的扰动下，例如温度的变化，通过映射相关的Fokker-Planck方程的量子含时薛定谔方程与虚时间的一般方面。在静态情况下，我们表明，本征方程是完全相同的$β$变形核液滴模型，没有非整数角动量的问题。利用量子力学中的一种近似方法，证明了一种普遍的呼吸动力学。计算的气泡自相关函数定性地与实验数据一致。在含时调制下，利用绝热近似，磁泡性质揭示了记忆效应。
2009-02-23 cond-mat.stat-mech
Probability distribution of bubble lengths in DNA
在310 K下，用Monte Carlo方法模拟了鸟嘌呤-胞嘧啶（GC）含量不同的双链DNA中气泡长度的分布.分析描述了在整个研究范围内获得的分布，即，可获得高达数十纳米量级的泡宽度。我们发现，这种分布的衰减长度和特征指数显示两个不同的制度作为GC含量的函数。所观察到的分布归因于碱基对内的非谐相互作用。结果进行了讨论的波兰Scheraga和Peyrard主教（线性而不是非线性堆叠相互作用）模型的框架。
2007-02-16 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Sequence sensitivity of breathing dynamics in heteropolymer DNA
基于新的DNA稳定性数据，利用主方程和互补随机模拟研究了杂聚体DNA中局域变性泡的涨落动力学。一个显着的依赖性的开放概率和等待时间之间的气泡事件对本地的DNA序列的T7噬菌体的生物序列被揭示和量化。与荧光相关光谱（FCS）的数据的定量协议证明。
2006-08-24 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Distribution Functions, Loop Formation Probabilities and Force-Extension Relations in a Model for Short Double-Stranded DNA Molecules
本文用传递矩阵方法得到了短双链DNA分子的端-端距离分布函数$P(R)$、成环概率和力-伸展关系。考虑到“气泡”的出现，与热平衡中双链DNA的几个碱基对的打开相关的增强柔性的局部区域导致$P(R)$的急剧变化和不寻常的力-延伸曲线。提出了存在气泡时回路形成概率的解析公式。对于短{ \em异质}链，我们证明了一个很强的依赖性，在最近的实验中看到的循环形成概率的序列。
2005-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Hysteresis loop area scaling exponents in DNA unzipping by a periodic force: A Langevin dynamics simulation study
利用Langevin动力学模拟，研究了长双链DNA链在周期性外力作用下的解链迟滞现象，外力的频率为$ω$，振幅为$G$，另一端保持固定.我们发现，该地区的磁滞回线，$A_{loop}$，规模为$1/ω$在较高的频率，而它的规模为$(G-G_c)^αω^β$与指数$α=1$和$β=1.25$在低频制度。这些值与用蒙特卡罗模拟研究同聚物DNA的有向自回避行走模型[R. Kapri，Phys.Rev.E90，062719（2014）]和嵌段共聚物DNA [R. K. Yadav和R. Kapri，Phys.Rev.E103，012413（2021）]，并且不同于先前使用Langevin动力学模拟研究在短得多的DNA发夹上报告的值。
2021-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Scaling exponents and probability distributions of DNA end-to-end distance
通过原子力显微镜（AFM）直接测量作为轮廓长度$s$的函数的平均端到端距离来确定长线性DNA分子的相关长度指数$ν$。线性DNA，高达48'502碱基对（bp），从溶液中不可逆地沉积到硅烷化云母上，并在空气中成像。在所使用的吸附条件下，DNA被捕获到表面上而没有任何二维平衡。测量的指数为$ν= 0.589 \pm 0.006$，与$ν= 0.5880 \pm 0.0010$的理论3D值一致。DNA的持久长度$\ell_p$估计为44 $\pm$ 3 nm，与文献值一致。对于不同的$s$，确定了给定轮廓长度$s$的端到端距离的分布和表征分布的指数。对于小于或相当于$\ell_p$的$s$，观察到δ函数样分布，而对于较大的$s$，观察到$g=0.33\pm0.22$和$δ=2.58\pm0.76$的$x^{d-1}x^g e^{-bx^δ}$型概率分布。将这些值与自回避行走（SAW）的理论指数（即$g=\frac{γ-1}ν$和$δ=(1-ν)^{-1}$）进行比较。因此，对于$d=2$、$g\approx0.44$和$δ=4$，而对于$d=3$、$g\approx0.33$和$δ\approx2.5$。导出的熵指数$γ$为$γ=1.194\pm0.129$。目前的数据表明，DNA的行为在大的长度尺度上像一个三维SAW。
2005-03-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Finding the optimum activation energy in DNA breathing dynamics: A Simulated Annealing approach
我们演示了如何随机全局优化方案的模拟退火可以用来评估最佳参数的问题中的DNA呼吸动力学。呼吸动力学是按照随机Gillespie计划与双链DNA中的变性区作为一个单分子时间序列研究。模拟退火法用于寻找使平衡气泡尺寸分布与给定值相匹配的激活能的最佳值。结果表明，该方法克服了输入替代数据中的大噪声。
2009-07-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Multiple timescales in a model for DNA denaturation dynamics
利用Poland-Scheraga型模型研究了长双链DNA的变性动力学。我们注意到，两条链的连接是一个局部守恒量，因此，我们引入了尊重这种对称性的局部更新。只有在双股的两端才允许通过解捻进行连接耗散。结果是缓慢变性，其特征在于取决于链长$L$的两个时间尺度。在直到第一特征时间$τ_1\sim L^{2.15}$的状态中，链包含增加数量的小气泡。然后，在第二种情况下，气泡聚结并形成熵屏障，有效地捕获链内的残余双链段，减缓松弛到完全熔融的配置，这发生在$τ_2\sim L^3$。这种情况不同于忽略螺旋约束的情况。
2009-01-28 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
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
Fractal Dimension and Localization of DNA Knots
利用原子力显微镜研究了不同复杂度的DNA结的标度特性。以下两种不同的协议DNA结吸附到云母表面上的制度（i）强结合，诱导动力学捕获的三维（3D）配置，和（ii）弱结合，允许（部分）松弛的表面上。在（i）中，吸附的DNA结的回转半径在误差内与3D Flory指数$ν\approx 0.58$成比例。在（ii）中，我们发现$ν\approx 0.66$，3D和2D（$ν=3/4$）指数之间的值，表示不完全的2D松弛或不同的聚合物普适性类。令人信服的证据也提出了本地化的结交叉在2D。
2006-09-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Excluded Volume Effect in Unzipping DNA with a Force
当双链DNA分子被作用在分子一端的力拉动时，根据力F的大小，该分子可以部分或完全解链。对于一个随机DNA序列，解压缩的碱基对数M为M~（F-Fc）^（-2），在临界力Fc处发散，指数χ=2。我们发现，当考虑DNA解链部分的排斥体积效应时，指数χ=2不变，但临界力Fc发生了变化.力-温度相图仅取决于模型中的两个参数，即持续长度和变性温度。此外，还可以找到相图的一种标度形式，这种标度形式与参数无关，只与空间维数有关。它适用于所有的DNA分子，应该提供一个有用的框架与实验进行比较。
2004-02-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Periodically driven DNA: Theory and simulation
我们提出了一个通用的驱动DNA的影响下的振动力的振幅$F$和频率$ν$的模型，并显示存在一个有限长度的链的动力学过渡。我们发现，滞后回线，$A_{\rm loop}$，规模与在最近的一项研究中观察到的一个更详细的模型的基础上相同的指数。然而，朝向真正的热力学极限，对于较大链长的$L$，高频标度范围延伸到较低频率，并且系统仅具有一个标度（$A_{\rm loop} \approx ν^{-1}F^2)$）。对模型系统在低力区的$A_{\rm loop}$解析表达式进行扩展，发现存在一个新的与力相关的标度指数（$A_{\rm loop} \approx ν^{-1}F^{2.5}$），并通过高精度数值计算进行了验证.通过分析和数值计算的结合，我们还推导出，对于大的，但有限的$L$，指数是强大的和独立的温度和摩擦系数。
2016-01-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On the thermodynamics of DNA in the Peyrard-Bishop-Dauxois model
本研究采用分子动力学直接方法，探究经典Peyrard-Bishop-Dauxois DNA模型的热力学量温度依赖，指出低温量子冻结的必要性，并估算了两类均相DNA链的气泡数。
2024-05-15 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Loop Dynamics in DNA Denaturation
通过标度参数和数值模拟研究了DNA分子中环在变性转变时的动力学行为。计算了互补碱基（闭合或开放）状态的自相关函数。的自相关函数的长时间衰减表示的环指数c的均聚物和杂聚物。这提出了一种利用荧光相关光谱测量指数c的实验方法。
2006-08-30 cond-mat.stat-mech
Can Finite Size Effects in the Poland-Scheraga Model Explain Simulations of a Simple Model for DNA Denaturation ?
我们比较了以前的模拟结果的一个简单的模型的DNA变性的波兰Scheraga模型的预测。集中在后者模型的临界区域，我们计算的热力学量和分布函数的模拟测量。我们发现，波兰Scheraga模型产生一个很好的拟合的数据，提供（i）我们包括一个（奇异）因素加权的双链链的开放端，（ii）我们保持领先的校正有限尺寸标度限制。控制端部加权因子的指数c_1被相当好地确定：0.1 <~ c_1 <~ 0.15。指数c决定了大环的长度分布，但它的确定性很差。这些数据与c值至少在1.9 <~ c <~ 2.2范围内是一致的。因此，从数据中不能确定变性转变渐近地是一级还是二级。我们认为，模拟两端封闭的双链可能会更精确地确定c。
2005-02-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inter-strand distance distribution of DNA near melting
本文研究了DNA分子两条链的互补碱基对在解链转变附近的距离分布。本文讨论了一个包含自回避相互作用的广义Poland-Scheraga型模型的标度参数。在转变温度下，对于较大的距离r，分布衰减为1/r^κ，其中κ=1+（c-2）/ ν。这里v是自避免行走相关长度指数，c是与链中开环的熵相关的指数。还给出了刚好低于熔点的分布函数结果。数值模拟充分考虑了自回避相互作用，与标度方法一致。
2002-11-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Unzipping DNA by a periodic force: Hysteresis loop area and its scaling
利用Monte Carlo模拟，我们研究了双链DNA的末端受到与时间相关的频率（$ω$）和振幅（$G$）的周期性力的解压缩的滞后。对于静态力，即，在$ω\to 0$中，DNA处于平衡状态，没有滞后。在增加$ω$时，滞后回线的面积最初增加，并在频率$ω^{*}(G)$处变为最大值，该频率取决于力振幅$G$。如果频率进一步增加，我们发现，对于较低的振幅的环路面积单调减少到零，但对于较高的振幅，它有一个振荡的组成部分。随后的峰的高度降低，最后在非常高的频率下环路面积变为零。峰的数量取决于DNA的长度。我们给出了一个简单的分析，以估计在循环区域中出现的最大值和最小值的频率。我们发现，在高频区的磁滞回线的面积的比例为$1/ω$，而在低频区，它的比例为$G^α ω^β$与指数$α=1$和$β= 5/4$。指数$α$和$β$的值与先前基于小发夹的滞后报道的指数不同。
2015-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamics of DNA Melting
研究了DNA变性转变时的环动力学。一个缩放参数是用来评估互补基地（开放或关闭）的状态的自相关函数的渐近行为。自相关函数的长时间渐近行为用循环的熵指数c表示。的缩放参数的有效性进行了测试，使用一个孤立的循环和互动循环的玩具模型的微观模型。这表明了一种使用单分子实验如荧光相关光谱测量熵指数的方法。
2008-07-02 cond-mat.stat-mech
A three-state model with loop entropy for the over-stretching transition of DNA
我们引入了一个三态模型的一个单一的DNA链在张力下，区分B-DNA，S-DNA和M（熔融或变性）的片段，并在同一时间正确的帐户熔融环的熵，其特征在于在渐近表达式S ~ - c ln n的长度为n的环的熵的指数c。力延伸曲线推导出完全采用广义波兰-Scheraga的方法和实验数据相比。同时拟合力延伸数据在室温下和变性相变在零力是可能的，并允许建立一个全球性的相图中的力-温度平面。在拉伸力的作用下，堆叠能的影响，进入成对和未成对的基地之间的畴壁能量，和环熵是分开的。因此，我们可以独立于堆叠能的精确值来估计回线指数c。c的拟合值很小，表明缺口在天然DNA的实验力延伸痕迹中占主导地位。
2010-04-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Algebraic statistics of Poincaré recurrences in DNA molecule
研究了全原子DNA分子在实际水溶液环境中具有数千个自由度的碱基对呼吸动力学的Poincaré递归统计。它被发现，至少超过50年的时间递归的衰减是由一个代数定律与庞加莱指数接近$β=1.2$。该值与相关衰减指数$ν= β-1$直接相关，$ν= β-1$接近于在时间分辨斯托克斯位移实验中观察到的$ν\approx 0.15$。通过应用维里定理，我们分析了多项式势的混沌动力学，并证明了解析的指数$β=1.2$得到假设的偶极-偶极相互作用在相关的DNA动力学的主导地位。分子动力学模拟也揭示了强低频噪声的存在与指数$η=1.6$。我们跟踪平行的辛映射的混沌动力学的几个自由度的庞加莱指数$β\sim 1.5$。
2015-08-08 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
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
Models of DNA denaturation dynamics: universal properties
我们简要回顾了一些用于描述DNA变性动力学的模型，重点是动力学指数$z$的值，它管理的缩放的特征时间$τ\sim L^z$作为序列长度$L$的函数。这些模型包含不同程度的简化，特别是有时它们不包括螺旋缠结的描述：我们讨论这方面如何影响$z$的值，范围从$z=0$到$z \approx 3.3$。还提到了与实验的联系。
2014-02-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Reparametrizing loop entropy weights: Effect on DNA melting curves
最近的进展，在理解双链DNA的熔解行为与统计力学方法导致改进的估计的权重因子的链的解离事件，特别是内环熔解。到目前为止，在DNA解链的建模中，变性环的熵已经从闭合的自避免行走的构型的数量中估计。现在很好地理解，嵌入在链中的循环的特征在于循环闭合指数c，其高于孤立循环的循环闭合指数。在这里，我们报告了一个基于MELTSIM算法的程序计算的宽范围长度（从10到10^6个碱基对）序列的DNA熔解曲线分析。使用嵌入式循环指数，我们发现，协同性参数是一个数量级大于目前的估计。我们认为，在解链区的双螺旋的持久性长度大大减少相比，其室温值，使使用的嵌入式环闭合指数的真实DNA序列是合理的。
2004-01-06 cond-mat.stat-mech q-bio
Anomalous dynamics of DNA hairpin folding
通过对一个粗粒DNA模型的计算机模拟，我们证明了DNA发夹拉链动力学是反常的，即特征时间T与N成非线性比例，发夹长度T ~ N^a，a>1.这与T ~ N的拉链模型的预测形成鲜明对比。我们发现，异常动力学起源于拉链由于建立在关闭股的张力在摩擦增加。从一个简单的聚合物模型，我们得到a = 1+ nu = 1.59，nu的弗洛里指数，这是与模拟一致的结果。我们讨论的过渡路径时间数据，这种影响应该被检测到。
2014-06-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Expansion-modificaction systems: an explanation for long range correlations in DNA
基于[Physical Review A，vol.43，5240- 5260，1991]中首次研究的一个模型，导出了膨胀-修正系统的关联函数的性质。证明了几个特征指数的存在性。这一事实与DNA中的长程相关的关系是建立。理论指数和那些从模拟和真实序列得到的比较也显示。
1998-08-31 adap-org chao-dyn cond-mat.dis-nn
Roles of stiffness and excluded volume in DNA denaturation
用蒙特卡罗模拟研究了DNA热变性的本质和普适性质。对于合适的晶格模型，我们确定描述长度为l的变性环的概率分布的衰减的指数c，$P \sim l^{-c}$。如果完全考虑排除体积效应，c= 2.10（4）与一级相变一致。如果双链链是连续的，则双链链的刚度具有锐化过渡的效果，但不改变其顺序和指数c的值，这对于包含特定碱基对序列异质性也是稳健的。
2002-05-02 cond-mat.stat-mech q-bio
Inflation and deflation in stock markets
本文的目的是比较股票市场泡沫期和反泡沫期的统计特性。我们研究了日经225指数在1975年1月至2003年4月的28年期间，对应于泡沫和反泡沫时期的每日数据的统计特性。我们将时间序列分为两个部分，从1975年1月到2002年12月的{ \it通货膨胀（或泡沫）}时期和从1990年1月到2002年12月的{ \it通货紧缩（或反泡沫）}时期。我们发现通货膨胀期的波动率可以用具有$ q = 1.14 $的$q$ -指数分布来近似，而通货紧缩期的波动率分布可以用具有$ q \to 1 $的$q$ -指数分布来精确描述.我们的实证研究结果表明，重大的结构性变化发生在1990年初，当投机泡沫崩溃，在日本的股票市场。关键词：经济物理学，通货膨胀期，通货紧缩期，幂律，指数（Bolztmann-Gibbs）定律; PACS 89.90。n; 05.40.- a、
2006-03-17 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph q-fin.ST
Universal 1/f Noise in the Power Spectra of Energy Time-series in Solvated DNA Dynamics
School of Physical Sciences, Jawaharlal Nehru University（贾瓦哈拉尔·尼赫鲁大学物理科学学院）
本研究通过分子动力学模拟发现，溶剂化DNA在不同构象下的能量时间序列均呈现普适的1/f噪声（指数约0.90），且DNA拓扑与结构刚性通过调节环境耦合影响噪声特征，揭示了拓扑-环境相互作用对DNA随机行为的调控机制。
2026-09-18 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
On Rational Bubbles and Fat Tails
本文讨论了由Blanchard和Watson（1982）的理性泡沫驱动的时间序列的统计性质，对应于乘法映射，其研究最近在物理学中作为间歇动力学产生幂律分布的机制而复兴。利用对乘性随机过程行为的认识，我们证明了从这种泡沫过程中出现的无条件分布的尾部遵循幂律（表现出双曲下降）。更准确地说，我们发现，理性泡沫预测的泡沫成分和价格差异的指数小于1，意味着没有收敛的平均值的“脂肪”的权力尾巴。收益率的分布在大收益率的扩展范围内由相同的幂律支配。虽然幂律尾是经验数据的普遍特征，但这些数值预测与通常的2到4之间的指数的经验估计不一致。因此，外生理性泡沫似乎很难与金融数据中的某些基本事实相协调。
1999-10-08 cond-mat.stat-mech q-fin.ST
Scaling in DNA unzipping models: denaturated loops and end-segments as branches of a block copolymer network
对于一个DNA变性模型，通过精确计数和二维和三维的蒙特卡罗模拟，确定了描述变性环和解链末端分布的指数。在这两种情况下，环分布与一级热变性一致。末端片段的结果显示了两种不同的幂律在相对分布中共存，这是最近的一种方法所没有预见到的，在这种方法中，DNA被视为线性聚合物片段的均匀网络。这种意想不到的功能，并与这种方法的差异，解释在一个精致的缩放图片，其中一个精确的区别是代表单链和有效的双链段之间的网络分支。
2002-05-07 cond-mat.stat-mech q-bio
Denaturation of Circular DNA: Supercoil Mechanism
通过将Poland-Scheraga模型扩展到包含缠绕自由度，分析了环状DNA中发生的变性转变。我们考虑的情况下，均聚物的双链螺旋的缠绕数，释放的环变性，被吸收的\emph{supercoils}。我们发现，在线性DNA的情况下，由循环指数$c$决定的过渡的顺序。当$c$接近2时，线性DNA中$c>2$的PS模型所显示的一级跃迁被任意高阶的连续跃迁所取代，而$1<c\le2$体系中线性情况下的二级跃迁消失.此外，我们的分析表明，在固定的连接数下的熔化是一个\emph{condensation transition}，其中的冷凝物是一个宏观环，出现在临界温度以上。
2011-11-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-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
