Electrophoresis of a rod macroion under polyelectrolyte salt: Is mobility reversed for DNA?
利用分子动力学模拟，研究了棒状大离子在反离子存在下的电荷反转现象。我们模拟了大离子在外加电场下的电泳。当反离子和共离子都是聚电解质时，如果反离子的线电荷密度大于共离子的线电荷密度，则发生电荷反转。对于表面电荷密度等于DNA的大离子，反向迁移率是通过多价反离子的吸附或静电学和其他机制的组合（包括短程吸引电势或反离子围绕棒轴的机械缠绕）来实现的。
2004-01-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Analytic theory of DNA condensation
在线段上的非线性西格玛模型的框架下，利用路径积分方法，提出了一种新的DNA凝聚（鞭环跃迁）模型.我们发现，它的一些经典配置表现出环形的形式，和系统有一个参数$c=W/(2l) (L/(2π))^2$从鞭状到环形相的相变。我们还讨论了这些态的稳定性和有限尺寸效应。
2007-01-30 cond-mat.soft q-bio.BM
Computing the elastic mechanical properties of rod-like DNA nanostructures
为了研究棒状DNA纳米结构的弹性性质，我们使用oxDNA粗粒度模型对这些结构进行了长时间的模拟。通过分析这些轨迹的波动，我们得到的弯曲和扭曲的持久性长度的估计，和基本的弯曲和扭曲的弹性模量和它们之间的耦合。只有在超出螺旋间交叉点间距的尺度上，弯曲涨落才表现得像蠕虫状的链。得到的弯曲持续长度远大于双链DNA的弯曲持续长度，并且随着螺旋数的增加而非线性增加，而扭曲模量近似线性地增加。在数值误差范围内，弯扭耦合常数为零阶。我们得到的弯曲持续长度通常比实验中的略高，这可能反映了模拟折纸没有组装缺陷以及双链DNA的oxDNA延伸模量太大。
2020-06-26 cond-mat.soft
Energetic preference and topological constraint effects on the formation of DNA twisted toroidal bundles
本研究通过理论模型与REMD模拟揭示，适度扭曲在能量上有利于DNA环状束形成，其基态扭曲度与理论预测一致，且U形构象可等效缩短链长促进扭曲束形成。
2025-03-30 cond-mat.soft
From toroidal to rod-like condensates of semiflexible polymers
利用蒙特卡罗模拟支持的分析理论，研究了环状构象和棒状构象作为DNA凝聚基态的竞争与刚性、DNA长度和相邻分子间长程相互作用形式的关系.这两种构象的特点是由一个本地的六方堆积对称的邻近DNA分子的有序，但不同的全球配置的链和它的曲率分布，因为它缠绕周围，形成一个冷凝物。驱动DNA凝聚的长程相互作用被假定为属于吸引耗尽势以及吸引抗衡诱导的软势的形式。在刚度长度平面中，我们发现在固定链长$L$下，为了增加刚度，棒状凝聚体到环状凝聚体之间存在过渡。引人注目的是，过渡线被发现有一个$L^{1/3}$的依赖性，无论相邻分子之间的长程相互作用的细节。当使用现实的DNA参数，我们的描述再现相当不错的一些实验观察到的DNA凝聚物的功能。
2014-02-12 cond-mat.soft
Interactions Between Charged Rods Near Salty Surfaces
使用理论建模和计算机模拟，我们研究了一个模型系统的DNA相互作用在附近的带电膜。我们专注于极化的移动电荷在膜由于附近的带电杆（DNA）和由此产生的屏蔽他们的领域和杆间的相互作用。我们发现，无论是在德拜-休克尔模型中还是在布朗动力学模拟中，移动电荷被限制在表面都会导致它们屏蔽带电棒的能力质的下降，以至于场和产生的相互作用不是有限的范围内，就像在包括大量盐浓度的系统中一样，而是代数地衰减，并且屏蔽效应更像是带电棒的多极矩的有效增加。
1999-11-17 cond-mat.soft
Effects of Counterions on Nano-confined DNA Thin Films
DNA分子旋涂在无定形石英基板上，形成稳定的薄膜。沿膜深度的电子密度分布（EDPs）表明，从DNA的水溶液制备的膜表现出分层的分子在三个堆栈平行于基板，而从counterweight添加的溶液制备的膜没有分层，但具有较小的厚度和增强的表面粗糙度，虽然这两种膜具有“液体样”的高度高度的相关性。我们解释了这些结果由一个模型的膜的“液体”包括棒状分子在液体中的反离子浓度决定的杆长。
2014-04-03 cond-mat.soft
Wigner crystal model of counterion induced bundle formation of rod-like polyelectrolytes
提出了一个简单的多价离子作用下棒状聚电解质凝聚的静电理论。它是基于这样的想法，即离子的曼宁凝聚导致在一束棒的背景上形成维格纳晶体。它示出，取决于一个单一的无量纲参数，这可以是密集堆积的三维维格纳晶体或杆表面上的二维晶体。对于DNA，电荷在螺旋上的位置导致一维维格纳晶体的模型。也有人认为，维格纳晶体的想法可以应用到其他聚电解质的自组装，例如，胶体和DNA-脂质复合物。
1998-10-08 cond-mat.soft
Binding of molecules to DNA and other semiflexible polymers
本文提出了一种小分子如表面活性剂与半柔性聚合物结合的理论。假设持久长度比单体尺寸大，但比总链长小得多。这种聚合物（例如DNA）代表了柔性聚合物和刚性棒状聚合物之间的中间情况，其与小分子的关联先前已被研究过。这些链不够灵活，不能积极参与自组装，但它们的波动会诱导结合分子之间的长程吸引力相互作用。在结合显著影响局部链刚度的情况下，这些相互作用导致非常尖锐的合作缔合。这种情况与DNA与表面活性剂和紧凑蛋白如RecA的关联有关。施加在链上的外部张力被发现显着修改通过抑制波动引起的相互作用的结合。
2000-06-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
DNA Spools under Tension
DNA线轴，DNA被包裹和螺旋盘绕到自身或蛋白质核心上的结构，在自然界中普遍存在。我们发展了一个描述DNA线轴在线性张力下的非平衡行为的一般理论。两个令人困惑的和看似无关的最近的实验发现，突然量化的解包裹的核小体和DNA环形凝聚物在张力下的理论解释和证明是相同的起源。这项研究为核小体和染色质纤维的稳定性和动力学提供了新的见解。
2003-06-17 cond-mat.soft q-bio
Overcharging of DNA in the presence of salt: Theory and Simulation
研究了一种浸入一价或二价电解质中的棒状分子模型。对非均匀带电流体，将超网链/平均球近似（HNC/MSA）理论的计算结果与分子动力学（MD）模拟结果进行了比较。作为一个特定的情况下，将DNA分子的参数映射到DNA分子的参数。一个很好的定性，在某些情况下，定量，协议之间的HNC/MSA和MD被发现。无论是，HNC/MSA和MD，预测发生过充电，这是不存在的泊松-玻尔兹曼理论。平均静电势和局部浓度分布，$ζ$ -电位和电荷分布函数，并讨论所观察到的过充电效应。特别有趣的结果是一个非常非单调的行为的$ζ$ -电位，作为一个函数的杆电荷密度，和过充电的{ \em单价}抗衡离子。
2003-03-31 cond-mat.soft
Polymer threadings and rigidity dictate the viscoelasticity and nonlinear relaxation dynamics of entangled ring-linear blends and their composites with rigid rod microtubules
不同拓扑结构和刚度的聚合物混合物显示出复杂的新兴流变特性，这些特性通常无法从其单组分对应物中预测。例如，与环或线性链的纯溶液相比，环和线性聚合物的缠结共混物已显示出增强的剪切稀化和粘度，以及延长的松弛时间尺度。这些新出现的特性部分来自线性聚合物对环的协同穿线。拓扑结构也被证明在柔性（例如，DNA）和刚性（例如，微管）聚合物，由此环促进混合，而线性聚合物诱导刚性聚合物的解混和絮凝，这些拓扑依赖性相互作用产生高度不同的流变特征。为了揭示这些有趣的现象，我们使用光镊微观流变学测量的线性和非线性的纠缠环线性DNA的混合物和它们的复合材料与刚性微管的流变特性。我们表明，线性粘弹性主要是由微管在较低的频率，但他们的贡献成为冻结在频率以上的DNA缠结率。在非线性制度中，我们揭示了机械响应功能，如剪切稀化，应力软化和多模态松弛动力学介导的熵拉伸，线程，和流动排列的纠缠DNA，以及强制de-threading，解纠缠，和集群。这些机制中的每一个的贡献取决于应变速率以及聚合物的缠结密度和刚度，导致机械性能的非单调速率依赖性，这对于高度浓缩的环线性共混物而不是DNA-MT复合物是最明显的。
2022-07-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Statistical method for A-RNA and B-DNA
本文提出三维介观哈密顿量模型，在核苷酸水平离散表示双链核酸，结合路径积分统计方法计算碱基对呼吸涨落，揭示了DNA与RNA在扭转-拉伸关系上的相反行为，并在短尺度柔性估计上优于传统弹性杆模型。
2025-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
T4 DNA condensation in water-alcohol media
在AFM液体池中直接研究了高分子量DNA T4的压缩过程。在高浓度（80%）异丙醇的水-醇环境中，DNA分子在压缩过程中形成的小球的AFM图像被接收到，发现在中等浓度异丙醇（40-50%）时，DNA分子形成部分压缩的结构，其中大分子的分离线圈扭曲成环形结构。使用AFM图像的去卷积技术表明，小球仅包括一个紧密堆积的DNA分子。在原子力显微镜实验的基础上提出了DNA堆积模型。
2011-07-21 cond-mat.soft
DNA toroid condensation as analytic solutions
现在变得明显的是，可以在线段上的非线性西格玛模型的框架中实现在不良溶剂条件下出现的浓缩DNA环形。事实上，该模型的经典解，即，的弯曲势呈现环面形式，并与吸引相互作用的δ函数项很好地拟合。所提出的理论与实验观察结果吻合得很好，即环形是基态。在本文中，我们给出了严格的证明，该解确实是运动方程的吸引相互作用项的一阶导数的精确解。我们还显示了一个精细的映射到实验数据，考虑到有限尺寸的影响的截面和链长。
2007-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Softening of DNA near Melting as Disappearance of an Emergent Property
在熔融转变附近的弯曲弹性常数，$κ$，双链DNA（dsDNA）的一个新兴的属性，被证明不遵循棒状缩放小长度$N$。$κ$随温度的降低由连续转变的变性气泡确定，例如，当两股为高斯型时，但对于排除了体积相互作用的股，在一级跃迁时，在开口端附近的Y型构型中的断裂键。在后一种情况下，杠杆规则是可操作的，这意味着相共存，尽管已知dsDNA是单相。
2020-11-11 cond-mat.soft
Statics and Dynamics of Condensed DNA within Phages and Globules
讨论了线性DNA在噬菌体和球状体中的包装问题。在假设DNA球密度均匀的条件下，推导出了渗透压、衣壳压力和加载力与衣壳内孔洞大小的精确关系。本文介绍了一种新的静电模型，用于计算高浓度棒状聚电解质的渗透压。在中间包装，爬行模型被认为是一个环形小球内的DNA扩散。在紧堆积条件下，提出了库仑滑动摩擦模型。一般性的讨论给出了我们目前的理解的静态和动态的限制DNA的背景下，以下列实验：表征的液晶相，X射线散射的双折射，渗透应力测量，环化内小球和单分子测定的加载力。
2003-05-15 cond-mat.soft q-bio
Electrical Characterization of DNA Origami Structures with PEG-PLL coating for improved robustness
DNA的导电性自1962年首次提出以来一直是一个有争议的话题。实验结果的差异通常可以用环境或实验条件的差异来解释。我们报告了两个棒状DNA折纸结构的介电电泳捕获和电特性与不同的修改。这些是12螺旋束，具有巯基末端或polyA单链突出端，和30螺旋束，具有巯基末端并且具有或不具有PEG-PLL涂层。观察到的阻抗谱显示，对于具有PEG-PLL涂层的30螺旋束结构，欧姆电阻范围为500 k $Ω$至3.4 M $Ω$。没有涂层的DNA折纸结构总是不导电的。根据结构的不同，在DNA折纸纳米结构的捕获过程中经常发生金纳米电极的破坏。这表明由捕获的导电纳米结构产生的高电流。
2022-06-12 cond-mat.soft
Elastic theory of low-dimensional continua and its applications in bio- and nano-structures
本文介绍了低维（一维和二维）连续体弹性理论及其在生物和纳米结构中的应用。首先，通过嘉当活动标架方法，简要介绍了作为低维连续统几何表示的曲线曲面理论。回顾了Kirchhoff杆、Helfrich杆、弯曲软化杆、流体膜和固体壳的弹性理论。其次，讨论了低维连续统弹性理论在生物结构（包括DNA短环、脂膜和细胞膜）中的应用和有效性。用基尔霍夫杆、赫尔弗里希杆和弯曲软化杆理论研究了DNA短环的扭结稳定性。脂膜符合流体膜理论。将细胞膜简化为脂双层和膜骨架的复合壳层，这与固体壳层有一点相似。研究发现，细胞膜骨架的存在大大提高了细胞膜的机械稳定性。第三，讨论了低维连续统弹性理论在纳米结构（包括石墨烯和碳纳米管）中的应用和有效性。在局域密度近似的基础上，提出了一种修正的Bisksky格子模型.它的连续形式直到曲率和应变的二阶项与二维固体壳的自由能相同。在此基础上，对碳纳米管的几种典型力学性质进行了研究。这是可能的，以避免引入有争议的概念，杨氏模量和厚度的石墨烯和单壁碳纳米管，与这种连续的形式。
2008-06-01 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft math-ph
Stick-release pattern in stretching single condensed polyelectrolyte toroids
利用Langevin动力学方法模拟了单分子半柔性聚电解质在外力作用下的弹性响应，模拟了光镊对DNA分子的拉伸。线性链被多价反离子凝聚成环状。力-伸长曲线呈现出一系列锯齿状结构，实验中称之为释棒模式。我们证明，这些模式是环的环状结构的环展开的后果。此外，动力学，如何链的内部结构变化，在张力下，进行了检查。在拉伸的第一阶段，环形凝聚体减小其尺寸，直到环形中的第一个环损失，然后在展开过程的其余部分围绕该尺寸振荡。当圆环链松开一个环时，圆环的法向量被拉向拉力方向，并反复摆回其早期方向。结果提供了新的和有价值的信息有关的弹性和盐凝聚的DNA分子被拉伸的微观结构和动力学途径。
2009-03-03 cond-mat.soft
Grand-canonical simulation of DNA condensation with two salts, affect of divalent counterion size
用广义巨正则Monte-Carlo方法研究了二价反离子介导的DNA-$-$-DNA相互作用问题。研究了二价离子的大小对DNA束凝聚行为的影响。在实验上，已知多价反离子对DNA缩合现象具有强烈的影响。虽然三价和四价抗衡离子显示出容易将溶液中的游离DNA分子凝聚成环形束，但二价抗衡离子的情况并不清楚。一些二价抗衡离子如Mg $^{+2}$不能使溶液中的游离DNA分子凝聚，而一些二价抗衡离子如Mn $^{+2}$可使游离DNA分子凝聚成无序束。在二维体系或病毒衣壳内等限制性环境中，Mg $^{+2}$对它们有很强的凝聚作用，但不同体系、不同离子的凝聚作用有质的差异。有人认为，二价抗衡离子可以诱导DNA分子之间的吸引力，但吸引力的强度不足以凝聚溶液中的游离DNA。然而，如果DNA的组态熵是有限的，这些吸引力足以引起可观的影响。不同二价盐之间的差异可能是由于二价抗衡离子的水合作用。在本文中，我们试图理解这种变化使用一个非常简单的参数，二价抗衡离子的大小。我们调查如何二价抗衡离子与不同的大小可以导致不同的定性行为的DNA缩合在受限的环境。此外，还详细介绍了一种模拟含两种不同盐体系的巨正则Monte-Carlo方法。
2016-02-13 cond-mat.soft q-bio.BM
Stretching DNA: Role of electrostatic interaction
利用一个简单的蠕虫链模型研究了静电相互作用对DNA拉伸的影响。在小力的限制下，有大的构象波动，使用自洽变分方法处理。对于较小的外力f，我们从理论上和通过一个简单的斑点图发现，扩张的尺度为fr_D，其中r_D是德拜屏蔽长度。在大的力的限制下，静电效应可以在DNA的半柔性链模型内通过假设只有小的偏离棒状构象是可能的来解释。在这种情况下，延伸接近轮廓长度为f^{-1/2}，其中f是外力的大小。该理论被用来分析测量在各种盐浓度下受到张力的双链DNA的延伸的实验。该理论再现几乎定量的弹性响应的DNA在小和大的值f和所有浓度的单价抗衡离子。同时也指出了该理论的局限性。
1998-10-08 cond-mat.soft q-bio
Towards New Liquid Crystal Phases of DNA mesogens
本研究通过oxDNA模拟和粗粒度建模，探究不同核苷酸序列调控下线性DNA构建体的液晶相行为，发现DNA双节棍结构可抑制IN相变，为通过序列设计调控DNA介晶相行为提供了方法。
2023-02-07 cond-mat.soft
Structure and Electrical Properties of DNA Nanotubes Embedded in Lipid Bilayer Membranes
通过脂质双层膜工程化合成纳米孔以进入细胞内部是生物技术中长期存在的挑战。在这里，我们证明了基于瓦的6-螺旋DNA纳米管（DNT）嵌入POPC脂双层的稳定性和动力学使用0.2微秒长的平衡MD模拟轨迹的分析。我们观察到，靠近管腔的脂质分子的头部基团合作地向DNA的亲水性糖-磷酸骨架倾斜，并在膜中突出的DNT补丁周围形成环形结构。此外，我们探讨了离子浓度对脂质-DNT复合物的溶液结构和稳定性的影响。通过对恒电场MD模拟的跨膜离子电流的测量，得到了脂质膜中充水DNT腔的I-V特性。随着盐浓度的增加，多孔DNT管腔的跨膜离子电导的测量值从4.3 nS变化到20.6 nS。在孔的口处具有ssDNA和dsDNA突出端的DNT的模拟显示了门控效应，对于打开和关闭状态的纳米孔，跨膜离子电导率具有显著差异。
2017-10-16 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Effect of interaction shape on the condensed DNA toroid
我们研究了不同的微观之间的相互作用半柔性链段可以定性地改变凝聚环的物理性质。我们提出了一个一般形式的哈密顿的环面，并讨论其分析性质。对于不同的相互作用，理论预测不同的标度行为的平均环形和横截面半径，$r_c$和$r_{cross}$，作为轮廓长度L的函数：$(r_c, r_{cross}) \sim L^{ν(N_c)}$与$ν=(1/5, 2/5)$的范德华型，$ν=(-1/3, 2/3)$的库仑型，$ν=(-1, 1)$的δ函数型吸引力的渐近极限。对于有限圈数的圆环$N_c=100 \sim 400$，我们发现对于Yukawa相互作用，屏蔽参数为$κ=0.5 \sim 1.0$，$ν\simeq 0$为$ν\simeq 0$，对于范德华型相互作用，$ν=0.1 \sim 0.13$为$ν=0.1 \sim 0.13$。这些发现可能为实验上已知的DNA凝聚环$ν\simeq 0$的观察提供了可能的解释。还讨论了构象转变。
2007-01-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Twist-bend coupling and the statistical mechanics of the twistable worm-like chain model of DNA: perturbation theory and beyond
最简单的DNA力学模型将双螺旋描述为具有扭曲和弯曲弹性的连续杆。最近的工作已经讨论了一个很少研究的耦合$G$之间的扭曲和弯曲，已知的DNA双螺旋的凹槽不对称性引起的相关性。在这里，$G$的统计力学的长DNA分子受到施加的力和扭矩的影响进行了研究。本文提出了一种小扭弯耦合有效扭转刚度$C_\text{eff}$的摄动计算方法。我们发现，“裸”$G$是“屏蔽”的热波动，在这个意义上说，低力，长分子的有效自由能是一个模型与$G=0$，但与长波长的弯曲和扭曲的刚性，移位由$G$依赖量。使用自由波动的DNA的扭转和弯曲刚度的结果，我们展示了我们的微扰结果可以扩展到一个非微扰制度。这些结果与Monte Carlo“triad”和分子动力学“oxDNA”模型的数值计算非常吻合，其特征在于不同程度的粗粒化，验证微扰和非微扰分析。虽然我们的理论是在一般良好的定量协议与实验，预测的扭转刚度系统偏离实验数据，这表明有尚未表征的方面的DNA扭曲-拉伸力学有关的低力，长分子的机械响应，这是不被广泛使用的粗粒度模型捕获。
2019-04-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Preferential localization of the bacterial nucleoid
原核生物不利用核膜将其遗传物质从细胞质中分离出来，因此它们的类核可以自由地探索整个细胞体积。尽管如此，具有非常紧凑的类核的细菌的高分辨率图像显示，这种球形类核总是位于单核细胞的中心。本工作的目的是确定这种优先定位的结果是否从类核和细胞膜之间的通用（熵）的相互作用，而是需要一些特定的机制，如拴系的DNA中细胞或周期性波动的浓度梯度的给定的化学物种。为此，我们进行了数值模拟，使用一个粗粒度的模型的基础上的假设，即形成的类核的结果从分离相分离机制驱动的DNA和非结合的球状大分子的去混合。这些模拟表明，DNA螺旋的突然压缩，这发生在大拥挤密度，接近干扰阈值，伴随着重新定位的DNA螺旋接近的边界壁的区域具有最大的曲率，如杆状细胞的半球形帽，如果DNA螺旋突然获得定位属性的固体球。因此，这项工作支持的假设，紧凑的类核定位在常规的细胞位置涉及一些锚定的DNA细胞膜或一些动态定位机制。
2019-10-30 cond-mat.soft physics.bio-ph
Sequence-dependent Three Interaction Site (TIS) Model for Single and Double-stranded DNA
我们开发了一个强大的粗粒度模型为单链和双链DNA表示每个核苷酸的三个相互作用位点（TIS）位于质量中心的糖，磷酸盐和碱。由此产生的TIS模型包括碱基堆积，氢键，静电相互作用以及键拉伸和键角电位，占DNA的聚合物的性质。拉伸和弯曲电位的力常数的选择是由玻尔兹曼反演程序使用一个大的代表性的一组DNA结构提取的蛋白质数据库。使用学习程序计算堆叠相互作用中的一些参数，这确保了忠实地再现实验测量的二聚体的熔融温度。在没有任何进一步调整的情况下，基于TIS模型的计算再现了实验测量的单链DNA（ssDNA）的大小的盐和序列依赖性，以及聚（dA）和聚（dT）链的持久长度。有趣的是，在施加机械力时，聚（dA）的延伸表现出一个平台，我们追踪到堆叠的螺旋结构域的形成。与此相反，聚（dT）的力-延伸曲线（FEC）是熵的起源，并可以通过一个标准的聚合物模型来描述。我们还表明，双链DNA的持久长度与基于蠕虫状链的预测是一致的。的持久长度，随着盐浓度的增加而减少，是符合Odijk-Skolnick-Fixman理论，旨在为刚性链杆极限附近。在仅基于PDB结构和二聚体的解链曲线的初始构建之后不需要调整任何参数的应用范围证明了ssDNA和dsDNA的TIS模型的可转移性和稳健性。
2018-02-05 cond-mat.soft q-bio.BM
DNA elasticity from coarse-grained simulations: the effect of groove asymmetry
众所周知，DNA在足够长的长度尺度上的许多物理性质可以通过简单的聚合物模型来理解。最广泛使用的DNA弹性模型之一是可扭曲蠕虫状链（TWLC），它将双螺旋描述为具有弯曲和扭转刚度的连续弹性杆。TWLC的一个扩展，最近受到了一些关注，是Marko和Siggia的模型，他们引入了一个额外的扭曲-弯曲耦合，预计会出现从凹槽的不对称性。通过对两种可用的oxDNA（一种粗粒度的核酸模型）进行计算机模拟，我们研究了扭曲-弯曲耦合的微观起源。我们发现，这种相互作用是可以忽略不计的oxDNA版本与对称的凹槽，而它出现在oxDNA版本与不对称的凹槽。我们的分析是基于平衡变形的协方差矩阵的计算，从中获得的刚度参数。从oxDNA模拟估计的扭转-弯曲耦合系数为$G=30\pm1$ ~nm。槽的不对称性导致了一个新的扭曲长度尺度和相关的重整化扭曲刚度$κ_{\rm t} \approx 80$ ~nm，这是不同于固有的扭转刚度$C \approx 110$ ~nm。这自然解释了在过去进行的固有刚度的实验估计的大的变化。
2017-06-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Twirling Elastica: Kinks, Viscous Drag, and Torsional Stress
生物细丝如DNA或细菌鞭毛在其自然状态下通常是弯曲的。为了阐明这种细丝的过阻尼动力学中粘性阻力、扭转和弯曲的相互作用，我们计算了具有扭结的旋转杆的稳态扭转应力和形状。拖动使杆变形，最终根据扭结角度将其延伸或折叠。对于某些扭结角度和扭结位置，在高旋转速率下两种状态都是可能的。我们的宏观实验和理论之间的协议是好的，没有可调的参数。
2000-12-13 cond-mat.soft q-bio
Orientational transition and complexation of DNA with anionic membranes: weak and intermediate electrostatic coupling
我们的特点的作用，电荷相关性的吸附短，棒状阴离子型双离子到一个类似的带电膜。我们的理论揭示了两种不同的机制驱动的电荷相同的聚电解质膜络合：在弱电荷的膜，排斥的聚电解质膜相互作用导致的界面耗尽和平行取向的相对于膜的电荷，而在中间膜的电荷制度，界面的电荷过剩引起一个有吸引力的“盐诱导”的图像力。这进一步导致从平行到垂直配置的取向转变和随后的短程类电荷吸附到衬底上。膜电荷的进一步增加产生源自表面诱导的离子相关性的电荷反转，其充当能够在离膜表面的延长的距离间隔上触发电荷相同的聚电解质-膜络合的单独机制。这种络合现象的新兴图片识别界面的“盐诱导”的图像力作为一个强大的控制机制，在聚电解质膜络合。
2019-06-03 cond-mat.soft
Mechanical behavior of a wormlike chain with variable bending rigidity along the chain contour in free space
本文提出了一种有效地处理自由空间中非均相高分子链力学性质的理论，其核心问题是在沿链轮廓变化的持久长度（一种弯曲刚度的度量）条件下，求出扩散方程和取向-取向关联函数。此外，我们还给出了测量可变持续长度的具体实验方法来检验我们的理论。为了验证理论预测，我们还进行了大量的布朗动力学模拟的基础上的广义珠棒（GBR）模型，并表明我们的理论是与模拟结果吻合良好。作为应用，成功地分析了DNA链的力学行为的序列依赖性，给出了基本二核苷酸台阶的精确持续长度，并通过使用基本台阶设计其他DNA片段进行验证。
2019-11-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
DNA Elasticity : Topology of Self-Avoidance
我们提出了一个理论治疗的DNA拉伸和扭曲的实验中，我们讨论了全球拓扑的微妙之处，自我避免丝带，并提供了一个潜在的理由蠕虫状杆链（WLRC）模型提出的Bouchiat和Mezard。阐明了关于WLRC模型的一些理论观点：开放曲线的扭曲和使用可调节的截止参数来“正则化”模型。我们的处理带来了蠕虫状链（WLC），傍轴蠕虫状链（PWLC）和WLRC模型之间的精确关系。我们描述的现象“拓扑untwisting”和由此产生的崩溃的链接部门在WLC模型，并注意到，这导致一个自由能配置文件{ \it{periodic} }中应用的链接。这种周期性消失时，考虑到拓扑结构的自我回避或在大拉伸力（傍轴限制）。我们注意到，在WLRC模型中，困难的自我回避的非局部概念可以（近似地）被更简单的“南方回避”的局部概念所取代。这就解释了Bouchiat和Mezard使用WLRC模型解释“帽子曲线”的方法的有效性。我们提出了一类新的实验来探测自由能的周期性和非周期性行为之间的连续过渡。
2006-04-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Non-monotonic electrophoretic mobility of rod-like polyelectrolytes by multivalent coions in added salt
本研究通过粗粒化分子动力学模拟发现多价同离子可调控类DNA棒状聚电解质的电泳迁移率，揭示其非单调变化规律及低盐增强、高盐逆转等效应，为聚电解质相互作用与自组装调控提供新途径。
2023-06-13 cond-mat.soft
A kinetic model of shear-induced rupture of short dsDNA
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
基于力依赖的成核-拉链路径，建立主方程框架计算短双链DNA在剪切力下的解离速率和过渡态距离，揭示螺旋几何的关键作用，并统一解释不同力区的实验数据。
2026-06-09 cond-mat.soft q-bio.BM q-bio.QM
Spontaneous formation of complex micelles from homogeneous solution
我们提出了一个广泛的计算机模拟研究的结构形成后，在两亲性嵌段共聚物的解决方案淬火从一个均匀的状态。通过使用基于介观场的模拟方法，我们能够访问秒范围内的时间尺度。最终结构的相图绘制出作为共聚物的浓度和亲溶剂性的函数。一个丰富的光谱的结构观察，从球形和棒状胶束和囊泡的环形和网笼胶束。详细分析了导致这些结构的动力学途径，并简要讨论了控制这些结构的可能途径。
2008-02-26 cond-mat.soft
Collapse and coexistence for a molecular braid with an attractive interaction component subject to mechanical forces
双机械编织实验提供了一个有用的工具，与研究的性质的棒状分子，如肌动蛋白和DNA之间的相互作用。在接近分子凝聚的条件下，人们会期望两个分子之间的相互作用势出现局部最小值。我们调查这种情况下，引入一个有吸引力的组件的相互作用潜力，使用一个模型来描述这样的实验。我们考虑的吸引力，不依赖于分子结构，以及依赖于一个DNA样的螺旋结构。在编织实验中，一个吸引项可能会导致某些效应。局部最小值可能导致分子从松散的编织构型塌缩成紧密的构型，发生在围绕编织物的轴线施加的力矩的临界值处。对于固定数量的编织节距，这可能导致两种编织状态（紧密和松散）之间的共存。共存意味着一定比例的辫子处于每种状态，它们的相对大小取决于辫子节距的数量。这表现为数值计算的量作为编织节距数量的函数的线性依赖性。此外，在收缩状态下，编织物半径大致保持恒定。此外，如果吸引相互作用是螺旋相关的，左右手辫子对称性被打破。对于DNA一样的电荷分布，使用Kornyshev-Leikin相互作用模型，我们的研究结果表明，显着的辫子崩溃和共存只发生左手辫子。无论相互作用模型如何，这项研究都强调了编织物崩溃和共存的可能定性物理学;以及螺旋特定力可能发挥的作用（如果重要的话）。该模型可用于连接其他微观理论的相互作用与编织实验。
2014-07-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Scanning probe microscopy of nucleic acids and thin organic films
我们开发了模型和算法来描述AFM的两个主要伪影：（i）加宽效应和（ii）吸附在硬基底上的单个物体的轮廓高度降低。它显示了如何测量一个单一的吸附微物体的弹性性能。从接触变形理论的观点出发，分析了原子力显微镜显示平面原子（分子）结构的机理。我们测试了在延伸状态下将游离单链RNA分子固定在基底上的技术。利用原子力显微镜，我们可视化的过程中释放的RNA从烟草花叶病毒颗粒的蛋白质外壳的阶段。这一过程的不对称性关于一个大分子的两端被证实。利用原子力显微镜实时跟踪DNA T4分子的压缩动力学。部分压实的大分子被清楚地解析。我们发现，部分压实的结构由不同的大分子链形成的环形部分组成。在系统的AFM测量的基础上重建了压实结构的真实几何形状。这使我们能够计算出每个凝聚的DNA粒子的分子量。我们证明了水平沉积方法形成LB膜的明显优势。利用原子力显微镜实现了对某些薄膜涂层的分子分辨，并对晶格参数进行了测量，测量的误差在百分之几以内。我们表明，膜的结构是由几个因素的并发性决定的：由最紧密堆积原则的烃类尾部，由值的极性头在水亚相的表面积，以及由基板的影响。
2011-04-24 cond-mat.soft
A statistical mechanical study of mechanical dual molecular braiding
这是一个档案文件;工作包含理论发展，用于新的出版物，并刺激进一步发展。在这里，我们开发了一个统计力学处理的编织物形成的两个分子受到外部拉力和施加的时刻在编织物的一端。这里所考虑的辫状物是在没有热涨落时其轴是直的。首先，描述了涨落辫的几何和拓扑结构，建立了包含两分子间广义相互作用势的能量泛函。为了获得自由能的表达式，我们使用变分近似两种情况。在一种情况下，相互作用势被认为是弱的，两个分子之间的空间相互作用决定了编织半径波动的均方振幅。在第二种情况下，其中的相互作用是强的，均方振幅自洽计算和分子间相互作用的影响上的两个分子在编织的扭曲被认为是。在最后一种情况下，考虑两个具体的例子。第一种是两个均匀带电的杆，具有排斥平均场静电相互作用，以及较短范围的吸引力分量。该第二分量可以对相关力进行建模。第二个例子包括在由两个DNA分子形成的编织物中可能的螺旋特定力。
2014-03-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Condensation of nucleoid in Escherichia coli cell as a result of prolonged starvation
电镜和X射线衍射研究了休眠E.大肠杆菌细胞显示了几种形式的类核凝聚：准纳米晶、准液晶（或孢子样）和折叠的核小体样结构。特别令人感兴趣的是第三种类型的结构，因为它是第一次在这里描述：折叠的核小体样。这种结构与环形DNA组织无关，环形DNA组织是形成准纳米晶结构的中间形式。在这里观察到的结果揭示了新的光在原核细胞中的核凝聚的现象和发展的一般问题，以应对压力。人们发现，在休眠细胞的群体中，没有单一的类核凝聚机制;它们的数量，形状和包装的多样性已经被发现。根据细菌种群作为多细胞生物体的公认概念，其异质性允许灵活地响应环境变化并在压力情况下生存。这就是为什么我们在休眠的E. coli细胞。休眠细胞的异质性增加了整个种群在各种胁迫条件下生存的能力。为了更好地理解类核凝聚机制，有必要研究细菌中类核从休眠状态到功能状态的逆转。
2019-01-31 cond-mat.soft q-bio.CB
