Varying the resolution of the Rouse model on temporal and spatial scales: application to multiscale modelling of DNA dynamics

SynopSet: Multiscale Visual Abstraction Set for Explanatory Analysis of DNA Nanotechnology Simulations

We propose a new abstraction set (SynopSet) that has a continuum of visual representations for the explanatory analysis of molecular dynamics simulations (MDS) in the DNA nanotechnology domain. By re-purposing the commonly used progress bar and designing novel visuals, as well as transforming the data from the domain format to a format that better fits the newly designed visuals, we compose this new set of representations. This set is also designed to be capable of showing all spatial and temporal details, and all structural complexity, or abstracting these to various degrees, enabling both th…

通过纳米孔的生物聚合物移位的多尺度建模

Multiscale modeling of biopolymer translocation through a nanopore

我们采用多尺度的方法来模拟生物聚合物通过纳米尺寸的孔易位。我们的计算方案结合微观朗之万分子动力学（MD）与介观格子玻尔兹曼（LB）方法的溶剂动力学，明确考虑到分子与周围流体的相互作用。动力学和统计方面的易位过程进行了研究，通过模拟不同的初始配置和长度的聚合物。对于一个有代表性的分子大小，我们探讨的重要参数，进入模拟的影响，特别注意的强度的分子-溶剂耦合和外部电场驱动的易位过程。最后，我们探索了模拟中建模的通用聚合物与DNA之间的联系，最近有有趣的实验结果。

基于流体动力学关联的生物聚合物动力学并行多尺度模拟

Parallel multiscale modeling of biopolymer dynamics with hydrodynamic correlations

我们采用多尺度的方法来模拟生物聚合物通过纳米尺寸的孔易位。我们的计算方案结合了微观分子动力学（MD）与介观格子玻尔兹曼（LB）方法的溶剂动力学，明确考虑到分子与周围流体的相互作用。我们描述了一个高效的并行实现的方法，具有良好的可扩展性的蓝色基因平台上。我们调查的动力学和统计方面的易位过程模拟聚合物的各种初始配置和长度。对于一个有代表性的分子大小，我们探讨的重要参数，进入模拟的影响，特别注意的强度的分子-溶剂耦合和外部电场驱动的易位过程。最后，我们探索了模拟中建模的通用聚合物与DNA之间的联系，最近有有趣的实验结果。

在染色体接触网络中映射稳健的多尺度群落

Mapping robust multiscale communities in chromosome contact networks

针对Hi-C接触网络群落检测多解问题，提出解空间图谱方法，扫描网络尺度识别稳健群落，强调算法设计与交叉验证的重要性。

生物聚合物通过纳米孔的迁移中的流体动力学相关性：理论和多尺度模拟

Hydrodynamic correlations in the translocation of biopolymer through a nanopore: theory and multiscale simulations

我们调查的过程中，生物聚合物易位通过一个狭窄的孔使用多尺度的方法，明确占与周围的溶剂的分子的流体动力学相互作用。模拟结果证实，耦合的相关分子运动的流体动力学的结果显着加速的易位过程。基于这些结果，我们构建了一个唯象模型，该模型结合了易位过程的统计和动力学特征，并预测易位时间对聚合物长度的幂律依赖性与指数$α$ $\approx 1.2$。来自模拟的指数的实际值是$α= 1.28 \pm 0.01$，其与DNA移位通过纳米孔的实验测量非常一致，并且对模拟中的参数选择不敏感。出现这样一个强大的指数背后的机制与易位和非易位片段的纵向和横向动态之间的相互作用有关。与宏观图像的联系涉及将贡献与团块收缩和移位过程分离，这两者对易位动力学都是必不可少的。

二维半柔性链的泛单体动力学

Universal monomer dynamics of a two dimensional semi-flexible chain

我们提出了一个统一的标度理论的动力学的单体稀溶液的半柔性聚合物在良好的溶剂条件下的自由排水限制。我们的理论包含了众所周知的刚性链均方位移（MSD）区域，由于弯曲运动，刚性链随时间的增长类似于t^{3/4}，以及类Rouse区域t^{2 ν/（1+ 2ν）}，其中ν是描述膨胀柔性线圈半径R的Flory指数。我们确定了这些定律的前因子如何与持续长度l_p成比例，并表明从刚性到柔性行为的交叉发生在l^2_p阶的MSD处（时间与l^3_p成比例）。当MSD为R^2阶时，会发生第二次交叉（到扩散运动）。大规模的分子动力学模拟的珠弹簧模型与键弯曲的潜力（允许变化l_p从1到200 Lennard-Jones单位）提供了令人信服的证据，在D=2维，其中ν=3/4。我们的研究结果应该是有价值的了解DNA（和其他半柔性生物聚合物）吸附在基板上的动力学。

弱微扰聚合物的熵弹性

Entropic Elasticity of Weakly Perturbed Polymers

考虑到不等价的固定力和固定长度的合奏在弱力制度，状态方程推导出描述的平衡扩展或压缩的一个理想的高斯聚合物链响应于施加的力，以这样的方式，计算出的未拉伸标量端到端的分离是随机线圈的大小，而不是零。从而修改了聚合物链的熵-弹簧模型，使得为了计算的目的，弹簧是有限的而不是零未拉伸长度。这些力的法律被证明是一致的观察从拉伸实验上进行的单个DNA分子，其中所测量的延伸接近非零极限的外力减少。当用来描述单链动力学，这种方法产生一个单一的指数松弛表达式的短高斯链（珠弹簧哑铃），当最初压缩或扩展放松到一个状态，具有随机线圈端部分离，与Rouse模型的结果一致。推导出一个方程，描述了一个带电的，拴在一起的链的拉伸响应到一个弱电场（可能会发生在电泳），计算不可行的传统方法。最后，熵的工作所需的表达式，使链的两端在一起，从随机线圈配置，推导出与胡克的结果。