Stepwise bending of DNA by a single TATA-box Binding Protein
TATA盒结合蛋白（TBP）是所有三种真核RNA聚合酶所必需的，用于启动大多数启动子的转录。TBP识别、结合并弯曲DNA中称为"TATA盒“的启动子序列。我们目前的研究结果，个别酿酒酵母TBPs与含有TATA盒的单个DNA分子相互作用。使用视频显微镜，我们观察到的布朗运动的珠子栓由短的表面结合的DNA。当TBP结合并弯曲DNA时，DNA的构象发生变化，与未弯曲的DNA相比，拴系珠的布朗运动的幅度降低。我们检测到个人的结合和解离事件，并推导出动力学参数的过程。通过增加盐浓度或通过使用光镊直接拉动拴系的珠来诱导解离。除了明确定义的自由和束缚类的布朗运动，我们观察到另外两类运动。这些额外的类被确定为具有三步线性结合途径上的中间状态。讨论了中间态的生物学意义。
2006-03-07 physics.bio-ph q-bio.BM
Elastic Correlations in Nucleosomal DNA Structure
核小体核心颗粒中的DNA的结构进行了研究，使用弹性模型，结合各向异性的弯曲能量和扭曲弯曲耦合。使用实验确定的核小体DNA的结构[T. J. Richmond和C.A. Davey，Nature { \bf 423}，145（2003）]，显示了DNA的扭曲、滚动、倾斜和拉伸之间以及磷酸基团之间的距离之间存在弹性相关性。扭曲-弯曲耦合项被证明能够在很大程度上捕获这些相关性，并且拟合到实验数据产生新的估计G=25 nm的扭曲-弯曲耦合常数的值。
2007-01-09 cond-mat.soft q-bio.BM
Bend-Induced Twist Waves and the Structure of Nucleosomal DNA
最近的工作表明，扭转-弯曲耦合在DNA微观力学中起着重要的作用。在这里，我们研究它对弯曲DNA的影响。我们提供了一个解析解的最小能量形状的环状DNA，表明扭曲弯曲耦合诱导正弦扭曲波。这种解决方案是在与微环和核小体DNA数据，这是弯曲和包裹在组蛋白蛋白的超螺旋构象的粗粒度模拟非常一致。我们的分析表明，所观察到的扭曲振荡的核小体DNA，到目前为止归因于与组蛋白的相互作用，是一个固有的功能，自由弯曲的DNA，并应观察到在其他蛋白质-DNA复合物。
2018-08-22 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Multiple Lac-mediated loops revealed by Bayesian statistics and tethered particle motion
细菌转录因子LacI通过同时结合到DNA上的两个独立位置来使DNA成环。尽管是一个最好的研究模型系统的转录调控，环结构的数量和构象的访问LacI仍然不清楚，虽然多个共存的循环的重要性已被牵连在LacI和其他细胞调节基因表达之间的相互作用。为了探讨这个问题，我们已经开发了一种新的分析方法拴系粒子运动，一个通用的和常用的体外单分子技术。我们的方法，vbTPM，进行变分贝叶斯推断隐马尔可夫模型。它学习不同状态的数量（即，DNA-蛋白质构象）直接从系留粒子运动数据，具有比现有方法更好的分辨率，同时容易校正常见的实验伪影。研究短（约100 bp）的LacI介导的环，我们提供了三个不同的环结构的证据，比以前报道的单分子研究。此外，我们的研究结果证实，LacI构象和DNA结合拓扑结构的变化都有助于在体外形成的LacI介导的环的剧目，并提供定性的循环和转录调控模型的新输入。我们预计vbTPM将广泛用于探测复杂的蛋白质-核酸相互作用。
2014-06-18 physics.bio-ph physics.data-an q-bio.BM
Revisiting the anomalous bending elasticity of sharply bent DNA
最近的几个实验表明，急剧弯曲的DNA具有令人惊讶的高弯曲柔性，但这种柔性的原因知之甚少。虽然柔性缺陷的激发可以解释这些结果，但在这些实验中，这种激发是否可以与DNA弯曲水平一起发生仍不清楚。有趣的是，在大多数实验中，DNA都含有预先存在的切口，但在解释实验结果时从未考虑过切口是否可能在柔性中发挥作用。在这里，使用全原子分子动力学模拟，我们表明，缺口促进DNA碱基对中断的缺口网站，这大大降低了DNA弯曲能。此外，较低的温度抑制切口依赖性碱基对破坏。在没有切口的情况下，也可以发生碱基对破坏，但需要更高水平的DNA弯曲。因此，如果DNA含有预先存在的切口，则可以抑制B型DNA内的碱基对破坏。总体而言，我们的研究结果表明，所报道的急剧弯曲的DNA的机械异常可能依赖于预先存在的切口，因此急剧弯曲的无切口DNA的内在机制仍然是一个悬而未决的问题。
2015-12-20 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Nonlinear Mechanical Response of DNA due to Anisotropic Bending Elasticity
考虑到由双螺旋结构引起的弯曲刚度的各向异性，研究了短DNA片段对弯曲的响应。它示出的各向异性引入一个有效的非线性扭曲弯曲耦合，可以导致形成扭结和调制的曲率和/或扭曲，这取决于弹性常数和所施加的偏转角的值。调制的典型波长，或相邻扭结之间的距离被发现是由DNA间距的一半。
2002-07-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.BM
Increase of cationic concentration due to bending of overcharged DNA in strong Coulomb coupling regime
这项研究表明，在强库仑耦合制度，弯曲直的和完全过充电的DNA（最大接受多价抗衡离子）到一个圆圈释放一些吸附（相关）抗衡离子，但仍然保持完全过充电。这种现象似乎是DNA的最低能量状态所固有的。根据定义，大离子-抗衡离子系统的总静电势能在确保最稳定构象的过充电抗衡离子的最大接受度处达到其最低点。这种中间现象的阳离子从DNA表面的释放，由于弯曲可以考虑在理论建模中的一些离子浓度依赖的物理化学方面的DNA解决方案在强库仑耦合制度。
2013-07-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Strongly bent double-stranded DNA: reconciling theory and experiment
人们对聚合物的强弯曲知之甚少。我们提出了一个一般的定量框架聚合物弯曲，包括弱和强弯曲制度在同一个立足点，基于一个单一的一般物理原理。当弯曲变形增加超过某个（聚合物特定的）点时，聚合物的有效弯曲能量的凸性性质的变化使得谐波变形在能量上不利：在这种强弯曲状态下，聚合物的能量随着平均弯曲角度线性变化，因为系统遵循变形能量函数的凸包。对于双链DNA，对于大于约2度/碱基对的弯曲，等效于约160个碱基对的闭合圆环的曲率，有效弯曲变形能变为非凸的。一个简单的方程推导出的聚合物环能量，涵盖了弱和强的弯曲制度。该理论与最近的DNA环化实验短的DNA片段的定量协议，同时保持预期的协议与实验中的弱弯曲制度。与直觉相反，预测非常短的DNA环的环化概率（j因子）随着环长度的减小而增加; j因子在45个碱基对的环中达到最小值。原子模拟结果表明，主链原子间短程Lennard-Jones相互作用的吸引力分量可以解释DNA有效弯曲能的非凸性，从而导致线性弯曲机制.该理论的适用性蛋白质-DNA复合物，包括核小体，进行了讨论。
2019-07-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
The Worm-Like Chain Theory And Bending Of Short DNA
将全原子分子动力学模拟得到的双螺旋DNA弯曲角的概率分布与理论预测进行了比较。计算的分布显着同意蠕虫状链理论的双螺旋的一个螺旋圈和更长的时间，和定性不同的半弹性链模型的预测。计算的数据在短DNA的表观柔性中仅表现出小的异常，并且不能解释最近报道的AFM数据（Wiggins等人，Nature nanotechnology 1，137（2006））。目前的原子论DNA模型可能忽略了DNA在中等长度尺度上弯曲的一些基本机制。弯曲的DNA结构的分析表明，然而，弯曲运动是结构上的异质性和方向各向异性的中间长度尺度的实验异常被检测到。这些效应对于解释实验数据是必不可少的，它们也可能是造成明显差异的原因。
2007-04-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Correlated local bending of DNA double helix and its effect on the cyclization of short DNA fragments
我们报告了DNA柔性的理论研究，并定量预测了环闭合概率作为DNA轮廓长度的函数。最近的实验研究表明，短DNA片段的柔性（与DNA l_P~150个碱基对的持久长度相比）不能用传统的蠕虫状链（WLC）模型来描述，例如，观察到的环闭合概率比预测的要高得多。为了解释这些现象，我们研究了DNA的柔性，并明确考虑了一个新的长度尺度l_D~10碱基对，在这个尺度上DNA的局部弯曲角是相关的。在这个相关蠕虫链（C-WLC）模型中，一个有限长度的校正项解析推导和持久长度被发现是轮廓长度依赖。虽然我们的模型简化为传统的蠕虫状链模型时，处理长DNA的长度尺度远大于1_P，它预测，DNA变得更灵活，在较短的尺寸，这有助于解释最近的环化测量的短DNA片段约100个碱基对。
2013-09-29 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Twist dominates bending in the liquid crystal organization of bacteriophage DNA
本研究结合冷冻电镜、液晶建模与纽结理论，发现噬菌体P4中DNA液晶相的扭转弹性远强于弯曲弹性，且该结论经Langevin动力学模拟的纽结分布实验验证，揭示了弹性、拓扑与基因组组织的一致性。
2025-10-06 cond-mat.soft q-bio.BM
Design of magnetic tweezers for DNA manipulation
我们研究了永磁体和铁磁回路的不同结构，以优化所谓的“磁镊子”技术的磁场，用于研究DNA分子的力学性质。磁场被用来拉动和扭曲一个微米大小的超顺磁珠，通过DNA分子拴在显微镜载玻片表面。施加到珠上的力必须是垂直的，指向上，尽可能强，并且随着磁体远离珠移动，力必须平稳地减小。为了使珠子绕垂直轴旋转，磁场必须是水平的。此外，由磁体占据的体积受到光学系统的限制。我们模拟不同的配置，通过求解方程的静态磁场，然后，我们测试的一些配置，通过测量的力作用在一个珠子拴在一个DNA分子。其中一种配置能够产生比通常报道的强十倍的磁场。
2009-07-27 physics.bio-ph q-bio.BM
Twist-bend coupling, twist waves and the shape of DNA loops
通过结合分析和数值计算，我们调查的最小能量形状的短DNA环约$100$碱基对（bp）。我们发现，在这些循环中的多余的扭曲密度振荡作为一个响应施加的弯曲应力，最近发现在DNA微环和核小体DNA中观察到的。这些扭曲振荡，这里称为扭曲波，是由于扭曲和弯曲变形之间的耦合，这又源于DNA大沟和小沟之间的不对称性。我们引入了一个简单的分析变分形状，再现确切的循环能量的第四个有效数字，是非常好的协议与粗粒度模拟得到的形状。最后，我们分析了室温下的回路动力学，并表明扭转波对热波动是鲁棒的。他们执行正常的扩散运动，其起源进行了简要讨论。
2019-08-07 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
Colloidal particle motion as a diagnostic of DNA conformational transitions
拴系粒子运动（英语：Tethered particle motion）是一种通过观察附着在DNA上的微米级粒子的位置波动来实时监测DNA单分子构象变化的实验技术。本文回顾了最近的一些工作中固有的理论问题的解释TPM实验，无论是在平衡和动力学方面。
2007-10-04 q-bio.BM q-bio.QM
DNA flexibility on short length scales probed by atomic force microscopy
最近有报道称，DNA在短长度尺度上具有异常高的弯曲柔性。我们使用原子力显微镜（AFM）的解决方案，以获得直接估计的DNA弯曲统计尺度下降到一个螺旋圈。DNA的行为似乎是高斯链，并且在超过3个螺旋圈（10.5纳米）的长度尺度上可以用蠕虫状链模型很好地描述。低于这个阈值，AFM数据表现出越来越多的噪音，因为实验的限制。这种噪声可能会隐藏高斯行为的小偏差，但它们几乎不可能是显著的。
2014-01-21 cond-mat.soft q-bio.BM
Coarse-grained modelling of strong DNA bending I: Thermodynamics and comparison to an experimental "molecular vice"
DNA弯曲在生物学上对基因组调控非常重要，并且与一系列纳米技术系统相关。最近的研究结果表明，急剧弯曲比广泛使用的蠕虫状链模型所暗示的要容易得多;然而，许多这些研究仍然存在争议。我们使用一个粗粒度的模型，以前适合DNA的基本热力学和力学性质，探索强烈弯曲的系统。我们发现，作为端到端的距离是足够短的双链体减少经历一个过渡到一个状态，其中弯曲应变是本地化在一个灵活的扭结，涉及中断的碱基配对和堆叠。这种扭结状态，这是没有很好地描述的蠕虫状链模型，使双链体更容易急剧弯曲。然而，由于两个DNA主链的连接性所产生的限制，它并不完全灵活。我们还进行了详细的比较，最近的实验上的“分子副”，探针高度弯曲的DNA。模拟和实验之间的密切一致性加强了这样的假设，即局部弯曲通过扭结发生在分子副，并导致双链体DNA的灵活性增强。因此，我们的计算表明，这个实验所暗示的扭结成本与DNA的已知热力学和机械性质是一致的。
2015-06-30 q-bio.BM
Mechanical conversion of low-affinity Integration Host Factor binding sites into high-affinity sites
尽管DNA在体内经常被弯曲，但DNA弯曲力如何调节DNA-蛋白质结合亲和力尚不清楚。在这里，我们报告了一系列的DNA弯曲力如何调节整合宿主因子（IHF）蛋白与各种DNA的结合。使用溶液荧光法和电泳迁移率变动分析法，我们测量了IHF对具有不同弯曲力和序列突变的DNA的亲和力。通过改变环形基底中双链DNA的分数或通过改变环的整体大小来调节弯曲力（1）。DNA构建体包含一对福斯特共振能量转移染料，用作亲和力测定的探针，并读出由光学力传感器测量的弯曲力（2）。小的弯曲力显著增加了结合亲和力;这种效应在超过~3 pN时饱和。令人惊讶的是，当仅弱结合IHF的DNA序列通过环化机械弯曲时，它们比线性“高亲和力”结合序列更紧密地结合IHF。这些发现表明，小的弯曲力可以极大地增强偏离蛋白质的共有结合序列的位点处的结合。由于细胞DNA易发生机械变形和缩合，因此使用短线性DNA在体外测定的结构蛋白的亲和力可能不能反映体内亲和力。
2009-04-13 q-bio.BM
Probing the elastic limit of DNA bending
细胞内的许多结构，如核小体和蛋白质介导的DNA环，都含有急剧弯曲的双链DNA。因此，强dsDNA弯曲的能量学构成了细胞热力学的重要组成部分。尽管蠕虫状链模型很好地描述了长dsDNA的热机械行为，但这种弹性行为的长度限制仍然存在争议。为了研究强dsDNA弯曲的能量学，我们使用荧光共振能量转移（FRET）测量轮廓长度为40-200 bp的小dsDNA环的打开速率。从测得的循环稳定性循环大小的关系，我们观察到两个独立的弯曲制度之间的过渡在一个临界循环大小低于100 bp。在此环路尺寸以上，环路寿命以与弹性弯曲应力一致的方式随着环路尺寸的减小而减小。然而，在临界环尺寸以下，环寿命对环尺寸变得不那么敏感，表明双螺旋软化。仅用钠测得临界环大小为约60 bp，用5 mM镁测得临界环大小为约100 bp，这表明镁促进软化转变。我们表明，我们的结果是在定量协议的扭结蠕虫状链模型。此外，我们的数据约束的模型参数可以重现先前测量的J因子之间的50和200 bp。我们的工作为研究dsDNA在强弯曲区的弯曲提供了强有力的手段。
2014-05-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
The bend stiffness of S-DNA
我们制定和解决一个两态模型的弹性缺口，双链DNA，借用功能从蠕虫状链和布拉格-齐姆模型。我们的模型计算简单，并通过整个过度拉伸过渡给出了一个很好的适合最近的实验数据。拟合给出了过度拉伸状态的弯曲刚度的第一个值，约为10 nm*kbt，这一值与B型或单链DNA完全不同。
2002-12-06 physics.bio-ph q-bio.BM
Sequence Effects on DNA Entropic Elasticity
DNA拉伸实验通常使用蠕虫状链模型来解释;然后将模型中出现的持续长度A解释为双螺旋的弹性刚度。实际上，这种方法得到的持久长度是弯曲刚度和反映序列信息的内在弯曲效应的组合，就像在零拉伸力下一样。这一观测结果解决了这些实验中测得的A值与其他方法测得的更大的“动态持续长度”之间的差异。另一方面，扭转约束拉伸实验推导出的扭曲持续长度没有受到这样的校正。我们的计算非常简单且具有分析性;它适用于DNA和其他具有弱内在无序的聚合物。
1997-11-26 cond-mat.soft q-bio.BM
Twisting and Bending Stress in DNA Minicircles
的弯曲的分子轴和出现在环状DNA分子中的中断之间的相互作用，与$\sim 100$碱基对，解决。研究了三种不同半径的AT和GC对含量几乎相等的微环。的DNA序列建模介观哈密顿描述的基本相互作用的螺旋在碱基对的水平，并纳入扭曲和弯曲的自由度。受阻解旋和气泡形成模式一致计算的路径积分方法，总结了大量的分子配置兼容的模型潜力。的路径合奏确定，作为温度的函数，通过最小化系统的自由能。由于分子骨架的弯曲，沿着螺旋出现波动开口以释放应力。与实验结果一致，碱基对断裂的概率较大，在最小的微环的\textit{66-bps}，其弯曲角为$\sim 6^{o} $。对于这种微环，螺旋重复在$τ=\,315K$处显示出阶梯状增加，从而获得相当大的解扭。该方法可以推广到确定开放端线性序列的气泡概率分布。
2014-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Coarse-grained modelling of strong DNA bending II: Cyclization
DNA环化是深入了解DNA弯曲本质的一种强大技术。蠕虫状链模型提供了一个很好的描述小到中度的弯曲波动，但强烈弯曲较短的分子的一些实验表明，增强的灵活性超过预期的蠕虫状链。在这里，我们使用一个粗粒度的DNA模型来研究小于210个碱基对的分子的DNA环化的热力学。随着分子变短，我们发现我们计算的平衡j因子与Shimada和Yamakawa的蠕虫状链预测之间的偏差越来越大。这些偏差是由于尖锐扭结造成的，首先是在刻痕处，随后才是在双链体中。在最短的长度，大量的磨损两端的双重域是主要的方法放松。我们还估计动态J-因子在最近的FRET实验中测量。我们发现，动态J-因子是系统大于其平衡对应，与偏差较大的较短的分子，因为不是所有的应力存在于完全环化状态是存在于过渡态。这些观察结果对于解释最近的实验很重要，因为只有双链体体内的扭结才真正表明非蠕虫状链行为。
2015-06-30 q-bio.BM
Simulated and Experimental Bending Dynamics in DNA with and without A-Tracts
由规则重复的腺嘌呤束引起的双螺旋DNA的宏观弯曲是众所周知的，但仍然令人困惑。它的物理起源仍然存在争议，即使它可能是DNA结构的最佳记录序列调制。我们在这里报告的结果比较理论和实验研究的弯曲动力学在35聚体DNA片段。这个长度看起来足够大，可以通过凝胶电泳区分曲率。两个DNA片段，具有相同的碱基对组成，但不同的序列进行比较。在第一个中，一个单一的A-道基序是四次重复的相位与螺旋螺丝，而第二个序列是“随机”。计算和实验都表明，A束DNA具有较大的静态曲率和弯曲动力学特性，表明计算结果与实验现象相一致。结果不太同意与早期的观点，归因于一个决定性的作用，在DNA弯曲的序列特异性碱基对堆叠或结合的溶剂抗衡离子，但提供额外的支持的假设的压缩沮丧状态的骨干作为静态曲率的主要物理原因。我们讨论了实验验证这一假设的可能途径。
2001-09-20 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
A-Tract Induced DNA Bending is A Local Non-Electrostatic Effect
由规则重复的腺嘌呤束（A束）在双螺旋B-DNA中诱导的宏观弯曲是一个长期已知的，但仍然无法解释的现象。这种效应在DNA研究中起着关键作用，因为它在可用实验信息的数量和种类上是独一无二的，因此，很可能成为通往基因组序列识别和调控的未知一般机制的大门。近年来的主流观点是，一般来说，DNA中的宏观弯曲是由磷酸基团之间的长程静电排斥引起的，当其中一些磷酸基团被邻近的外部电荷中和时。在A束的情况下，这可能是特异性结合的溶剂抗衡离子。在这里，我们报告有关分子动力学模拟，其中正确的静态曲率在DNA片段与相腺嘌呤束自发出现的条件下，任何作用的抗衡离子或远程静电效应可以被排除。
2000-02-04 physics.bio-ph q-bio.BM
Molecular Dynamics Studies of Sequence-directed Curvature in Bending Locus of Trypanosome Kinetoplast DNA
由规则重复的腺嘌呤束（A-tracts）在双螺旋B-DNA中诱导的宏观曲率在DNA的结构研究中起着特殊的作用，因为这种效应提供了序列特异性构象调制的最有据可查的例子。最近，一个新的假说，其物理起源已被提出，基于分子动力学模拟的结果，一个25-mer的片段与三个A-束相的螺旋螺杆。然而，它的序列在实验研究中从未遇到过，而是根据经验构建的，以便在特定的计算条件下最大限度地提高弯曲的幅度。在这里，我们报告了另一个25聚体B-DNA片段的类似调查的结果，现在有一个天然的碱基对序列中发现的一个微环DNA的弯曲位点。结果表明，静态曲率的一个相当大的幅度和稳定的方向走向小沟的A-道自发出现的条件下，不包括任何初始偏见，除了碱基对序列。这两个DNA片段的弯曲动力学的比较揭示了定性的相似性和有趣的差异。结果表明，在模拟中获得的A道诱导弯曲再现的自然现象，并验证了早期的结论，其可能的机制。
2000-04-20 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Stretching An Anisotropic DNA
我们提出了一个微扰理论，以找到一个各向异性的DNA的外部张力的响应。结果表明，各向异性有一个非零，但很小的贡献力的延伸曲线的DNA。因此，各向异性DNA的行为类似于各向同性DNA，其有效弯曲常数等于其软弯曲常数和硬弯曲常数的调和平均。
2008-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
DNA-Protein Binding Rates: Bending Fluctuation and Hydrodynamic Coupling Effects
我们研究扩散粒子和半柔性聚合物上的靶位点之间的扩散限制反应，这是决定DNA-蛋白质结合和细胞骨架丝聚合动力学的关键因素。我们的理论集中在两个竞争的影响：聚合物的形状波动，这加快协会，和扩散颗粒和链之间的流体动力学耦合，这减慢协会。聚合物弯曲波动使用平均场动力学理论，而聚合物和颗粒之间的流体动力学耦合是通过一个简单的启发式近似。这两个我们验证通过比较与布朗动力学模拟。这两种效应都没有得到充分考虑之前在生物物理方面，我们表明，他们是必要的，以形成准确的估计反应过程。缔合速率取决于聚合物的刚度和颗粒尺寸，表现出最大的中间持久长度和最小的中间颗粒半径。在与DNA-蛋白质结合相关的参数范围内，与简单质心运动的Smoluchowski结果相比，速率增加高达100%。理论所作的定量预测可以通过实验来检验。
2010-11-15 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
The Physical Origin of Intrinsic Bends in Double Helical DNA
由规则重复的腺嘌呤束（A束）在双螺旋B-DNA中诱导的宏观弯曲是一个长期已知的，但仍然无法解释的现象。这种效应在DNA研究中发挥着关键作用，因为它在可用实验信息的数量和种类上是独一无二的，因此很可能成为通往基因组序列识别和调节的未知一般机制的大门。我们报道了一个25-mer的B-DNA片段的分子动力学模拟结果，该片段的序列包括三个与螺旋定相的A-区。它代表了第一个模型系统，其中正确定向的静态曲率自发地出现在除了碱基对序列之外不包括任何初始偏差的条件下。该效应已在10-20 ns的三个独立MD轨迹中再现，具有重要的定性细节，表明最终弯曲状态是形成构象空间的广泛域的轨迹的强吸引子。然而，弯曲构象的合奏，揭示了显着的微观异质性的矛盾，所有现有的弯曲理论模型。对这些意想不到的观察结果的分析导致了一个新的，显著不同的双螺旋DNA内在弯曲的可能机制的假设。
2000-04-19 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Characterizing the bending and flexibility induced by bulges in DNA duplexes
DNA纳米技术的进步刺激了对可用于控制DNA纳米结构性质的简单基序的搜索。一个这样的基序，其已被广泛用于结构，如多面体笼，二维阵列，和带，是一个凸起的双链体，这是两个螺旋段连接在一个凸起环。我们使用一个粗粒度的DNA模型来描述这种凸出的双链体。我们发现，这种基序可以采用属于两个主要类别的结构：一个是在系统中心的螺旋堆叠被保留，几何形状大致是直的，凸起在双链体的一侧，另一个是在中心的堆叠被打破，从而允许这个连接作为铰链，增加灵活性。小环有利于保持双链体中心堆叠的状态，环碱基翻转或并入双链体。具有较长环的双链体显示出更多的倾向于在凸起处解堆叠并采用开放结构。然而，当单链DNA的刚性很大并且环能抵抗压缩时，对于中间长度的环，解堆积的概率最高。这种基本结构基序的性质与某些纳米级物体的结构行为明显相关，其中与较大凸起相关的增强的柔性已用于调整自组装产物以及所得纳米结构的详细几何形状。
2014-12-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Flexibility of short DNA helices under mechanical stretching
本文用哈密顿模型研究了DNA短片段的柔性，该模型在碱基对水平上考虑了链间和链内力。通过计算分子轴上相邻碱基对之间的平均弯曲角，得到了一组均匀螺旋对外力的弹性响应。系综平均进行了超过室温平衡分布的碱基对分离和弯曲波动。的端到端的距离和持久性长度的分析表明，即使是短序列小于$100$碱基对保持一个显着的bendability归因于热波动的影响和扭结与大的弯曲角度。离散模型和蠕虫状链模型的结果之间的差异进行检查，指出后者的不足之处短长度尺度。
2016-06-11 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
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
DNA-Protein Cooperative Binding through Long-Range Elastic Coupling
协同性在蛋白质与DNA结合的作用中起着重要作用。一个简单的，机械的协同机制，在张力介导的蛋白质之间的相互作用的形式结合到DNA在两个不同的位置提出。这些蛋白质没有直接的物理接触。插入结合蛋白质的DNA片段被建模为蠕虫状链，其在二维中自由变形。张力控制的蛋白质-蛋白质相互作用是由蛋白质结合产生的两种效应的结果。第一个是在宿主DNA中引入弯曲，第二个是在紧邻结合蛋白的DNA的弯曲模量的修改。两个结合的蛋白质之间的相互作用可以是吸引的或排斥的，这取决于它们在DNA上的相对取向。在这个模型中，施加的张力控制蛋白质-蛋白质相互作用的强度和范围。的合作相互作用的属性进行了讨论，以及实验的影响。
1998-07-13 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Effect of supercoiling on formation of protein mediated DNA loops
DNA环的形成是生物体用来调节基因的几种机制之一。形成环的自由能是决定相关基因是开启还是关闭的重要因素。本文用DNA弹性杆模型测定了蛋白质介导的DNA短环（50- 100个碱基对）形成自由能。活细胞DNA中的超螺旋应力是决定环形成的能量学的关键因素，我们在计算中明确地考虑到了这一点。阻遏蛋白本身被认为是一个刚性耦合器;它的几何形状通过它施加在DNA上的边界条件进入问题。我们表明，这些成分的理论是足够的解释在体内基因活性的调制中观察到的某些功能作为操作位点之间的距离的函数的乳糖阻遏物。我们还使用我们的理论作出定量预测的依赖循环的超螺旋应力，这可能是可测试的在体内和单分子实验，如拴系粒子测定和磁珠测定。
2006-11-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Relaxation of DNA curvature by single stranded breaks: Simulations and experiments
最近提出的压缩骨架理论表明，DNA中的固有曲率可能是由特定骨架长度和最佳碱基堆积方向之间的几何失配引起的。它预测，在A束重复的曲率可以通过引入单链断裂（切口）放松。这种效应以前没有被测试过，也不能用DNA弯曲的替代模型来解释。在这里，在一个专门设计的一系列切口DNA片段的曲率进行了测试实验，凝胶迁移率测定，同时，通过自由分子动力学模拟。单链断裂对随机序列DNA的凝胶迁移率几乎没有影响。与此相反，切口A-道片段揭示了一个规则的调制曲率取决于相对于整体弯曲的链断裂的位置。当切口出现在A束内时，观察到最大松弛。模拟结果部分再现。计算弯曲的DNA构象的分析揭示了一组糖原子，表现出减少的骨架长度内的A-道，这可以对应于压缩假说。
2003-11-06 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Phase diagram of the ground states of DNA condensates
研究了具有广义局部弹性弯曲势的半柔性聚合物模型在不良溶剂中DNA基态的相图，该模型的非线性参数为$x$，有效的自吸引力促进压实. $x=1$对应于蠕虫状链模型。令人惊讶的是，相图以及基态之间的过渡线被发现是$x$的函数。该模型提供了一个简单的解释先前的实验和计算研究的结果，并作出预测的具体几何形状的基态。结果强调的影响，在宏观可观察尺度的微观弯曲能量的形式。
2015-12-16 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Dependence of DNA persistence length on ionic strength of solutions with monovalent and divalent salts: a joint theory-experiment study
使用高通量系留粒子运动单分子实验，在具有不同离子强度$I$的Na $^+$和Mg $^{2+}$离子的溶液中测量双链DNA持续长度$L_p$。$L_p(I)$的几个理论方程与实验数据相拟合，但没有发现适合两种离子价态的所有$L_p$值的决定性理论。适当提取的粒子轨迹使用模拟，$L_p$变化从30纳米到55纳米，并与以前的实验结果进行了比较。对于Na $^+$唯一的情况下，$L_p$是一个递增的凹函数的$I^{-1}$，很好地拟合曼宁的静电拉伸方法，但不是经典的Odjik-Skolnick-Fixman理论与或没有反离子凝聚。随着加入镁$^{2+}$离子，$L_p$显示出显着的下降，在低$I$，解释为离子-离子相关效应，在$I^{-1}$几乎线性的法律，拟合提出的变分方法。
2015-04-10 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Consequences of local inter-strand dehybridization for large-amplitude bending fluctuations of double-stranded DNA
蠕虫状链（WLC）模型的DNA弯曲准确地再现单分子力延伸的长链（酶）的配置文件。然而，这些大尺度上的弯曲统计数据并没有建立1-10 bp尺度上独特的弹性微观模型，而这在生物学背景下特别令人感兴趣。在这里，我们研究了一类允许碱基配对中断的微观模型（即，"熔化“或”扭结“，一般称为”激发“），从而增强局部柔性。我们首先分析了蠕虫链中空间自由度的积分对激发自由能的影响。基于这种分析，我们提出了一个配方，这些模型，确保与完善的热力学熔化长链的一致性。使用一种新的方法来计算环化统计的短链从增强采样蒙特卡罗模拟，我们计算J-因子的可熔蠕虫状链（MWLC）在很宽的链长范围内，包括非常短的分子（30 bp），尚未被实验探索。对于超过约120 bp的链，包括迄今为止在实验室中研究的大多数分子，我们发现，熔融激发环化动力学的影响不大。强烈的签名融化，这可能是解决在典型的实验散射，出现只有较短的链。
2011-10-31 cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Mesoscopic models for DNA stretching under force: new results and comparison to experiments
B-DNA拉伸的单分子实验已经揭示了当增加外力时，一个或两个结构转变。它们的特征是DNA轮廓长度突然增加，弯曲刚度下降。有人提出，在60- 80 pN的力下，第一个转变是从B到S-DNA的转变，被视为拉伸的双链DNA，而在更强的力下，第二个转变是链剥离，导致单链DNA（ssDNA），类似于热变性。但由于实验条件，这两个转变可以重叠，例如对于poly（dA-dT）。本文采用耦合离散蠕虫链-伊辛模型，导出了解析公式.我们的模型考虑了弯曲刚度，链的离散性，线性和非线性（ssDNA）键拉伸。在力为零的极限下，该模型简化为我们已经建立的用于研究DNA热解链的耦合模型，与以前的变性曲线拟合参数值建立了联系。我们发现：（i）使用分析公式在纳牛顿范围内拟合ssDNA，仅具有三个自由参数，轮廓长度、弯曲模量和单体尺寸;（ii）仅通过选择0.2nm的单体尺寸，几乎比ssDNA核碱基长度小4倍，才可能在该力范围上令人惊讶地良好拟合;（iii）介观模型不能将B拟合到ssDNA（iv）在强作用力近似下，导出了适合于长DNA的B到S跃迁的解析公式，该公式与精确的转移矩阵计算结果非常吻合;（v）这个公式非常适合poly（dG-dC）和$λ$ -DNA力-延伸曲线，参数值一致;（vi）出现了一个连贯的图像，其中S到ssDNA的转换对碱基对序列比B到S的转换敏感得多。
2012-07-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Anisotropic Elastic Model for Short DNA Loops
利用能量最小化方法，在忽略熵效应的情况下，研究了弯曲各向异性对平面DNA环的影响。我们发现，各向异性的结果在多边形形状的循环和各向异性的增加，使边缘尖锐。计算这种环的能量可以让我们找到有效的持久长度作为硬刚度和软刚度的几何平均值，这与无约束长DNA的调和平均值有很大的不同。
2008-09-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.BM
DNA bending and "structural" waters in major and minor grooves of A-tracts. Monte Carlo computer simulations
为了阐明结构水在稳定弯曲DNA中可能的作用，用Monte Carlo模拟研究了含AT的十聚体（A5 T5）2和A10：T10的各种构象。双链体被限制为在两个温度下再现A束的NMR质子间距离：5 ℃和35 ℃。水壳结构的分析揭示了一方面槽宽与另一方面水合模式的类型及其概率之间的强相关性。根据小沟的宽度，在该沟中观察到以下模式：链间“水合脊柱”，或链间两水桥，或链内糖基“水弦”的双带。水化壳在大沟中的规则性比在小沟中的规则性差，这与晶体学数据相一致。如在先前的研究中，发现具有窄小沟和宽大沟（B '-样DNA）的A束构象具有能量有利的水合作用，已知其与DNA弯曲和曲率相关。此外，我们的计算表明，这种DNA构象的优势是加上腺嘌呤N7水合在大沟中的增加。由于大沟打开更宽，其水化壳通过与属于两个相邻腺嘌呤的三个亲水中心（两个N7原子和一个氨基质子H（N6））键合的能量有利的“三叉水”来富集。基于这些结果，我们认为，在大沟中形成的新的水合模式的因素之一，负责稳定的B '样构象的A-束在低温下在脱水剂的情况下，反过来导致强的固有曲率的DNA含有交替的A-束和“混合”GC丰富的序列。
2012-02-13 q-bio.BM q-bio.GN
J-factors of short DNA molecules
短DNA序列的倾向，转换成圆形的形式进行了研究介观哈密顿方法，其中包括分子轴的弯曲和固有的扭曲的DNA链。相对于螺旋直径的碱基对波动被视为虚时间路径积分形式主义的路径轨迹。封闭分子子系综的配分函数是通过在径向涨落和角自由度上施加链端边界条件来计算的。环化概率，J-因子，被证明是高度敏感的堆积电位，主要是其非线性参数。我们发现J因子通常通过减少序列长度（N）而降低，并且更显著地，低于N = 100个碱基对。然而，即使对于非常小的分子，J因子仍然相当大，与最近的实验指示一致。相邻碱基对之间的大弯曲角和非谐堆积是短长度尺度下螺旋柔性的原因。
2016-06-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Base-pair mismatch can destabilize small DNA loops through cooperative kinking
碱基对错配可以缓解高应变DNA分子中的机械应力，但它如何影响其动力学稳定性尚不清楚。使用单分子荧光共振能量转移（FRET），我们测量了有和没有碱基对错配的紧密弯曲的DNA环的寿命。令人惊讶的是，对于由可堆叠的粘性末端捕获的环，尽管降低了整体弯曲应力，但错配降低了环的寿命，并且当错配被放置在DNA中点时，降低最大。这些发现表明，碱基对错配通过称为合作扭结的变构机制将弯曲应力转移到环的相对侧。基于这一机制，我们提出了一个三态模型，解释了DNA环的热力学和动力学稳定性之间的明显二分法。
2019-01-02 physics.bio-ph q-bio.BM
Twist-stretch profiles of DNA chains
螺旋分子在机械载荷的作用下改变其扭曲数。我们研究了一组由介观哈密顿量模拟的短DNA分子的扭曲-拉伸关系。有限温度路径积分技术被应用于产生一个大的合奏的可能的配置的碱基对的序列。该模型还考虑了沿分子堆叠的相邻碱基对之间的弯曲和扭曲波动。模拟了广泛的扭曲构象，我们计算的螺旋结构参数平均超过合奏的碱基对配置。对于任何施加的力，该方法选择使分子的自由能最小化的平均扭转角。据发现，链通常过扭曲下施加拉伸和过扭曲是物理上相关的平均螺旋直径的收缩，即阻尼的碱基对波动。相反，假设弯曲波动的最大幅度可能会随着外部载荷而减小，则DNA分子首先在弱作用力下过度扭曲，然后在特征力值以上解扭曲。我们的研究结果进行了讨论，虽然为千碱基长的分子的实验信息。
2017-09-17 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Structure and mechanical characterization of DNA i-motif nanowires by molecular dynamics simulation
利用分子动力学计算机模拟方法研究了DNA i基序纳米线的结构和力学性质。我们建立了长达230纳米的纳米线，基于重复的TC 5序列从晶体学数据，完全放松和平衡在水中。不寻常的堆叠的C*C+堆叠结构，形成由四个ssDNA链排列在一个插入的四聚体，在这里完全静态和动态的特点。通过应用拉伸，压缩和弯曲变形与转向分子动力学和伞形采样方法，我们提取的表观杨氏模量和弯曲模量的纳米线，以及估计的拉伸强度和持久长度。根据我们的研究结果，i基序纳米线与结构蛋白质有相似之处，就其拉伸刚度而言，但就其弯曲刚度而言，更接近核酸和柔性蛋白质。此外，由于其非常薄的截面，表观拉伸韧性接近金属。除了其尚未澄清的生物学意义，i-motif纳米线可能有资格作为有趣的候选人的纳米技术模板，由于这种出色的机械性能。
2013-07-01 physics.bio-ph q-bio.BM
Poly(dA:dT)-rich DNAs are highly flexible in the context of DNA looping
大规模DNA变形在原核生物和真核生物的转录调控中普遍存在。虽然我们对转录因子和结合位点的排列如何决定基因调控发生的位置和方式了解很多，但对干预DNA所起的作用了解较少。在这项工作中，我们探讨了序列的灵活性对转录因子介导的DNA循环的影响，通过绘制在核小体形成和连接酶介导的环化试验中鉴定为特别有利于或抵抗大变形的序列。我们研究了一个聚（dA：dT）丰富，核小体排斥序列，通常被认为是属于一类高度灵活的DNA;两个强核小体定位序列，共享一组特定的序列特征共同的核小体偏好的DNA;和CG丰富的序列代表高G+ C含量的基因组区域，与高核小体占用在体内。为了测量这些序列在DNA成环背景下的灵活性，我们结合了体外单分子拴系粒子运动测定、典型成环蛋白和统计力学模型，该模型允许我们定量地将成环概率与成环自由能相关联。我们发现，在核小体占用的情况下，G+C含量不呈正相关的循环概率，尽管共享被认为是决定核小体亲和力的序列特征，两个强核小体定位序列的行为显着不同的循环的上下文中。最令人惊讶的是，富含poly（dA：dT）的DNA通常被描述为高度不灵活的，实际上表现出我们所测量的最高成环倾向之一。
2013-10-12 q-bio.BM
Theory of High-Force DNA Stretching and Overstretching
单链和双链DNA的单分子实验引发了人们对聚合物力延伸的新兴趣。可扩展的自由连接链（FJC）模型经常被用来解释观察到的单链DNA的行为。我们证明，这个模型不能令人满意地描述最近的高力拉伸数据。相反，我们提出了一个模型（离散持久链，或“DPC”），该模型借用了FJC和Wormlike Chain的特征，并表明它与数据更相似。我们发现，以前归因于拉伸弹性的大部分高力行为实际上是校正熵弹性的一个特征;单链DNA的真实拉伸顺应性比以前的作者发现的小几倍。接下来，我们阐述我们的模型，允许共存的两种构象状态的DNA，每个都有自己的拉伸和弯曲弹性常数。我们的模型在计算上是简单的，并提供了一个很好的适合通过整个过度拉伸过渡的切口，双链DNA。拟合给出了拉伸状态的弹性常数的第一个值。特别地，我们发现DNA在这种状态下的有效弯曲刚度约为10 nm*kbt，这一值与B型或单链DNA完全不同
2002-06-27 physics.bio-ph q-bio.BM
Getting DNA twist rigidity from single molecule experiments
我们利用弹性接触杆模型研究了单个超螺旋DNA分子的伸展与转动图。我们定量地再现了超螺旋响应的过扭曲的DNA，并利用实验数据，我们得到了估计的有效超螺旋半径和扭转刚度的B-DNA。我们发现，与弯曲刚度不同，DNA的扭转刚度似乎随着它所浸入的盐缓冲液的性质和浓度而变化很大。
2004-02-17 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Phase behaviour of DNA in presence of DNA-binding proteins
为了表征DNA链与非特异性结合蛋白质溶液相互作用的热力学平衡，实施Flory-Huggins自由能模型。我们探讨了DNA塌陷对DNA和蛋白质浓度的依赖性。对于DNA-蛋白质亲和性的生理相关值，这种崩溃产生了一个双相的制度，一个密集和稀相，相应的相图计算。使用基于哈密顿路径的方法，我们表明，致密相具有熔融球或结晶结构，这取决于DNA的弯曲刚度，这是由离子强度的影响。这些结果是有效的，在化学平衡，因此应该是符合许多生物过程，其特征的时间尺度范围通常从1毫秒到10秒。因此，我们的模型可以应用于涉及DNA结合蛋白的生物学现象，例如DNA与结晶顺序的缩合，这发生在一些细菌中，以保护它们的染色体免受有害因素的影响;或转录起始，这发生在称为转录工厂的簇中，这让人想起本研究中表征的致密相。
2015-11-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Length scale dependence of DNA mechanical properties
尽管DNA的机械性质在千碱基对范围内得到了很好的表征，但最近的一些实验表明，DNA在较短的长度尺度上更灵活，这对应于对细胞过程至关重要的机制，如DNA包装和基因调控。在这里，我们进行了系统的研究，在不同的长度尺度的DNA的有效弹性性能的探测的构象和波动的DNA从单碱基对水平到四个螺旋圈，使用原子模拟的轨迹。我们发现的证据，支持合作软化的拉伸模量，并确定产生这种效果的基本模式。弯曲的相关性表现出调制，反映了螺旋的周期性，而它产生了一个合理的值的有效持久性长度，和扭曲模量经历了一个平滑的交叉-从一个相对较小的值在单个碱基对水平的散装值-超过一半的DNA转。
2012-10-26 q-bio.BM
Molecular Dynamics Simulations of a Nucleosome and Free DNA
核小体组织DNA折叠成染色质，并显着影响转录，复制，调节和修复。本文对核小体及其146个碱基对的游离DNA进行了全原子分子动力学模拟。从每个轨迹中提取DNA螺旋参数，以比较核小体DNA与游离DNA的构象、有效力常数、持续长度测量和波动。提出了一种利用傅立叶分析对核小体的构象和动力学进行分解和重构的方法。结果表明，核小体中DNA的超螺旋路径是不规则的。核小体DNA构象中的长长度变异被鉴定为不同于与螺旋重复相关的那些。需要这些变化来创建一个建议的四体构象或定性重建核小体超螺旋的1.75圈。游离DNA在溶液中获得足够的弯曲和剪切，以产生理想的核小体超螺旋，但这些变形没有组织，因此构象基本上是线性的。利用选择的长波长构象变化重建游离DNA可以产生左手或右手超螺旋。DNA在核小体中比在溶液中游离时更不灵活，然而这样的测量是长度尺度依赖性的。
2004-10-14 q-bio.BM
Biological Consequences of Tightly Bent DNA: The Other Life of a Macromolecular Celebrity
DNA的力学性质在许多生物功能中起着关键作用。例如，病毒中的DNA包装涉及将病毒基因组限制在具有与DNA持久长度相当的尺寸的体积（病毒衣壳）中。类似地，真核生物的DNA被包装在DNA-蛋白质复合物（核小体）中，其中DNA紧紧地围绕蛋白质线轴弯曲。DNA也被许多调节转录的蛋白质紧紧地弯曲，导致基因表达的变化，这种变化适合于定量分析。在这些情况下，DNA环形成的长度与DNA持久长度相当或更小。本综述的目的是描述与紧密弯曲的DNA在所有这些设置的物理力，并探讨这种弯曲的生物学后果，越来越多的单分子技术。
2006-11-01 q-bio.BM q-bio.QM
Local elasticity of strained DNA studied by all-atom simulations
基因组DNA不断受到其生物学功能和细胞包装产生的各种机械应力。如果DNA的局部机械性质在扭转和拉伸应力下发生变化，则DNA修饰蛋白和转录因子的活性可以受到影响并被变构调节。为了检验这种可能性，在全原子分子动力学模拟过程中，适当的稳定的力和扭矩的DNA与AT-和GC-交替序列。发现拉伸刚度随着拉伸和扭转的增加而增加。扭转刚度不受拉伸的影响，但它随扭转变化非常强烈，并且对于两个序列不同。令人惊讶的是，对于AT-交替DNA，它通过一个最小值，平均扭曲接近溶液中的实验值。对于这个片段，而不是GC交替序列，弯曲刚度显着改变扭转和拉伸。这些结果具有重要的生物学意义，并揭示了早期的实验观察。
2011-07-15 q-bio.BM
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
