The effect of RNA stiffness on the self-assembly of virus particles
在许多体外条件下，一些小病毒自发地将单链（ss）RNA包裹到称为衣壳的蛋白质外壳中。虽然病毒RNA被发现是紧凑的和高度分支的，因为核苷酸之间的长距离碱基配对，最近的实验表明，在没有二级或更高级结构的ssRNA和病毒RNA之间的头对头竞争中，衣壳蛋白优先封装线性聚合物！本文研究了基因组刚性对RNA与衣壳蛋白复合物的解离自由能的影响。我们发现，由于碱基配对，有效链刚度的增加可能是在某些条件下线性链在支链上具有优势的原因，当涉及到双糖苷化效率。虽然分支使基因组更紧凑，但RNA碱基配对增加了RNA分子的有效库恩长度，这可能导致RNA限制的自由能增加，即RNA限制所需的功，从而降低包装效率。
2018-01-08 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
The Ramachandran number: an order parameter for protein geometry
三维蛋白质结构通常包含局部有序区域，称为二级结构，如$α$ -螺旋和$β$ -折叠。二级结构由蛋白质主链的局部旋转状态表征，通过称为$ϕ$和$ψ$的两个二面角定量。特定类型的二级结构通常可以通过在角度$ϕ$和$ψ$的空间中绘制的二维图上的单个（扩散）位置来描述，称为Ramachandran图。相比之下，最近发现的由类肽（肽的结构异构体）制成的纳米材料显示出对应于Ramachandran图上的两个区域的二级结构基序[Mannige等人，Nature 526，415（2015）]。为了描述这种“高阶”的二级结构在一个紧凑的方式，我们在这里介绍一种手段来描述区域的Ramachandran图在一个单一的Ramachandran数，${\mathcal{R}}$，这是一个结构上有意义的组合$ϕ$和$ψ$。我们表明，潜在的应用${\mathcal{R}}$是众多的：它可以用来描述蛋白质结构的几何内容，并可以用来绘制图表，揭示，一目了然，在大型蛋白质数据集中的规则二级结构和无序区域的出现频率。我们建议，${\mathcal{R}}$可能会被用作蛋白质几何的有序参数，为广泛的应用。
2015-11-24 cond-mat.soft q-bio.BM
Thermal Folding and Mechanical Unfolding Pathways of Protein Secondary Structures
通过类GO模型的分子动力学模拟研究了二级结构的机械拉伸。力-位移曲线作为牵引装置的刚度和速度的函数进行了研究。拉伸事件的连续性，如通过接触破裂的顺序所测量的，与热折叠和展开期间的事件序列进行比较。发现$α$ -螺旋和$β$ -发夹结构存在相反的交叉相关性。在两个$α$ -螺旋的串联中，两个组成螺旋几乎同时解开。同时与顺序解开的重复单元的一个简单的条件。
2001-12-11 cond-mat.soft q-bio.BM
Covalent bond symmetry breaking and protein secondary structure
对称性和对称性的有组织破缺在我们理解物理系统中的结构和模式形成方面具有关键作用，包括宇宙质量的起源和生物大分子的手性结构。在这里，我们报告了一个新的对称性破缺现象，发生在所有生物活性蛋白质，因此，这种对称性破缺涉及到生命的起源。不破缺的对称性决定了sp3杂化碳原子的共价键几何形状。它决定了氨基酸中心碳原子周围的四面体结构。在这里，我们表明，在生物活性蛋白质中，这种对称性被打破。此外，我们表明，对称性破缺的模式是在一个直接对应的折叠蛋白质的局部二级结构。
2011-09-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Testing the helix model for protein folding on four simple proteins
我们测试了一个简化的，本地版本的螺旋模型上的两个合成和两个天然蛋白质，研究其预测天然二级结构的效率。我们获得的结果对于合成序列非常好，对于两个天然序列较差。这表明，非当地条件在确定二级结构方面发挥着根本作用，即使在某些情况下，当地条件本身可能就足够了。
1997-08-19 cond-mat.soft q-bio
Mechanics of allostery: contrasting the induced fit and population shift scenarios
在变构蛋白中，结合配体可以影响远端位置的功能，例如通过改变活性位点处底物的结合亲和力。诱导适合和人口迁移模型，不同的假设数量的稳定配置，从热力学的角度解释这种合作结合。然而，理解什么机械原理约束这些模型仍然是一个挑战。在这里，我们提供了一个实证研究34蛋白质支持的想法，变构构象变化通常发生沿软弹性模式呈现扩展区域的高剪切。我们认为，基于一个详细的分析，如何沿这样的模式的能量分布依赖于绑定，在诱导适合的情况下，有一个最佳的刚度$k_a^*\sim 1/N$合作绑定，其中$N$是参与变构反应的残基的数量。我们发现，人口转移的情况下是更强大的突变影响刚度，作为绑定变得越来越多的合作与刚度相同的特征值$k_a^*$，超过该合作饱和，而不是衰减。我们在数值上证实了这些发现在一个非线性力学模型。动力学的考虑表明，$k_a^*$级的刚度在这种情况下也是有利的，支持了蛋白质为了实现适当的功能，必须进化出一种功能弹性模式，这种模式随着它们的尺寸增加而变得更软。与此观点相一致，我们发现在我们的数据集中，变构反应的刚度和蛋白质大小之间存在显著的正相关。
2019-10-25 cond-mat.soft physics.bio-ph
On correlation between protein secondary structure, backbone bond angles, and side-chain orientations
我们调查的精细结构的sp3杂化共价键的几何形状，支配的四面体结构周围的中心C $_α$碳的蛋白质骨架，为此，我们开发了新的可视化技术来分析高分辨率的X射线结构在蛋白质数据库。我们观察到，有一个理想的四面体对称性和蛋白质的局部二级结构的变形之间的相关性。我们提出了一个通用的粗粒度的能量函数来描述随后的侧链几何形状的C $_β$碳取向。能量函数可以模拟具有亚原子精度的侧链几何形状。作为一个例子，我们构建了HP 35鸡绒毛蛋白头部的C $_α$ -C $_β$结构。我们得到的配置，偏离小于0.4的均方根距离从实验的X射线结构。
2012-09-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Secondary-Structure Design of Proteins by a Backbone Torsion Energy
我们提出了一个新的骨干扭转能量项的力场蛋白质系统。这个扭转能量项由两个变量的双傅立叶级数表示，即骨架二面角φ和psi。它给出了一个自然的表示在拉玛钱德朗空间中的扭转能量在这个意义上，任何二维能量表面周期在φ和psi可以展开的双重傅里叶级数。然后，我们可以很容易地控制二级结构的形成趋势，通过修改的扭转能表面。例如，我们可以通过降低/升高α-螺旋区域中的扭转能表面来增加/降低α-螺旋形成趋势，并且同样地通过降低/升高拉马钱德朗空间中β-折叠区域中的表面来增加/降低β-折叠形成趋势。我们将我们的方法应用于AMBER parm 94和AMBER parm 96力场，并通过对α-螺旋和β-发夹肽进行折叠模拟，证明了我们对扭转能项的修改导致了二级结构形成趋势的预期变化。
2005-12-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interplay between Secondary and Tertiary Structure Formation in Protein Folding Cooperativity
蛋白质折叠协同性由折叠时所表现出的有限尺寸热力学跃迁的性质定义：两态跃迁显示折叠和未折叠的集合之间的自由能垒，而下坡折叠是无垒的。一个微正则分析，其中的能量是自然变量，已被证明更适合明确的特点相比，其规范对应的过渡的性质。高分辨率粗粒度模型的交换分子动力学模拟允许状态密度的准确评估，以提取精确的热力学信息，并测量其对结构特征的影响。该方法适用于三个螺旋肽：短螺旋显示两个状态的文件夹的尖锐的功能，而较长的螺旋和三螺旋束表现出下坡和两个状态的过渡，分别。扩展晶格模拟和理论模型的结果，我们发现，这是二级结构和非本地三级接触的损失，这决定了过渡的性质之间的相互作用。
2011-07-01 cond-mat.soft q-bio.BM
Topological Catenation-induced Pore Size in 2D Olympic Network
South China Normal University（华南师范大学）；Guangzhou University（广州大学）
本研究通过粗粒化模拟二维奥林匹克网络，发现环熵弹性与旋转角竞争决定孔径双峰分布，为连环DNA网络的扩散动力学提供理论预测。
2025-09-25 cond-mat.soft
Molecular dynamics of folding of secondary structures in Go-type models of proteins
我们考虑了六种不同的蛋白质二级结构，并构建了两种类型的Go型非格模型：有空间约束和没有空间约束。对于天然接触，基本氨基酸-氨基酸势是Lennard Jones，而对于非天然接触，基本氨基酸-氨基酸势是软排斥。选择相互作用以使目标二级结构成为系统的天然状态。我们提供了一个彻底的平衡和动力学表征的序列，通过分子动力学模拟与朗之万噪声。具有空间限制的模型被发现是更好的文件夹和更稳定的，特别是在$β$ -结构的情况下。自然状态周围的振动的声子谱具有与热力学稳定性相关的低频间隙。二级结构的折叠通过一系列明确的事件进行。例如，$α$ -螺旋首先从末端折叠。越接近本土国家，建立联系的速度越快。增大系统尺寸会使折叠特性恶化。我们研究的折叠时间作为粘性摩擦的函数，并找到一个制度的适度摩擦的线性依赖。我们也考虑折叠时，一端的结构是固定的，模仿瞬时条件时，蛋白质正在合成。我们发现，在这种情况下，折叠的螺旋是更快和$β$ -序列较慢。
2000-03-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Quinary lattice model of secondary structures of polymers
在晶格蛋白质的标准方法中，使用基于最近邻相互作用的模型。在这类模型中，很难解释蛋白质链的特殊优选构象--二级结构的存在。本文提出了一种新的基于非局部协同作用的蛋白质格点模型。在这个模型中，聚合物的构象能量等于长度为5的聚合物链的片段的构象能量之和。结果表明，这个五元晶格模型是能够描述在定性水平的蛋白质二级结构：对于这个模型的所有构象具有最小的能量是α-螺旋和β-链晶格模型的组合。此外，对于长度不超过38个单体的晶格聚合物，我们可以用最小的能量描述所有的构象。
2013-12-16 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Two State Behavior in a Solvable Model of $β$-hairpin folding
了解蛋白质二级结构的形成机制是蛋白质折叠之谜的重要组成部分。在这里，我们描述了一个简单的模型形成的$β$ -发夹，动机的事实，即折叠的$β$ -发夹捕获的蛋白质折叠的基本物理。我们认为，“初级”骨架刚度和“二级”接触形成的耦合（类似于“二级”和"三级“结构之间的耦合在球状蛋白质），例如由侧链包装蛋白质，是负责生产全或无2-状态$β$ -发夹形成。我们还开发了一个递归关系来计算相图和单指数折叠/展开率产生通过一个占主导地位的过渡态。
1999-09-13 cond-mat.soft q-bio.BM
Discrete breathers in protein secondary structure
肽链的刚性在其平衡动力学的作用进行了研究，在一个现实的模型与严格的微观衍生的耦合相互作用势和有效的现场电位。计算了三种主要类型蛋白质二级结构的耦合相互作用，表征了链刚性和有效在位势。耦合相互作用被发现是令人惊讶的弱，但不同的性质：排斥的α-螺旋和反平行β-折叠结构和吸引力的平行β-折叠结构。有效在位势对α螺旋和反平行β折叠是硬势，对平行β折叠是软势。在所有三种类型的蛋白质二级结构中，由于耦合相互作用的减弱，可以存在与扭转（二面角）角振荡相关的稳定的锯齿形离散呼吸器（DB）。然而，由于已知蛋白质对远红外辐射（IR）的吸收需要仅在α-螺旋中发生的相当长的氢键链的存在，因此可以得出结论，以这种方式激发DB在α-螺旋中是可能的，而在β-折叠结构中似乎几乎不可能。对谢等最近的蛋白质远红外激光脉冲光谱实验提出了解释。根据这些实验，在115 cm ^{-1}的范围内获得了α螺旋中DB的频率。
2005-04-28 cond-mat.soft nlin.PS q-bio.BM
Effect of Chain Stiffness on the Structure of Single-Chain Polymer Nanoparticles
聚合物单链纳米粒子（SCNPs）是由单一聚合物链通过分子内交联合成的柔软纳米物体。通过计算机模拟，我们研究了SCNPs的构象特性作为其线性聚合物前体的弯曲刚度的函数。我们调查了广泛的特征比，从完全灵活的情况下，那些典型的庞大的合成聚合物。增加刚度阻碍了由短轮廓距离分开的基团的键合，并增加了较长距离上的成环，导致具有高度互连环结构的更紧凑的纳米颗粒。这一特点反映在一个交叉的标度行为的几个结构可观的。标度指数的变化从那些特征的高斯链或环在$θ$ -溶剂在完全灵活的限制，类似于分形或“皱巴巴的”球状行为非常僵硬SCNP的值。我们在SCNP的结构域的特点。这些是弱变形区域，可以被视为无序蛋白质中结构域的无序类似物。增加刚度导致更大和更少的变形域。令人惊讶的是，域的标度行为在所有情况下都类似于高斯链或环，而不管交联的刚度和程度。这是域的空间排列决定了SCNP（稀疏高斯样对象或皱巴巴的球）的全局结构。由于分子内刚度可以通过前体的特定化学性质或通过在其主链中引入庞大的侧基来改变，因此我们的研究结果提出了一种调整SCNP全局结构的新策略。
2017-10-18 cond-mat.soft
Transport of organelles by elastically coupled motor proteins
马达驱动的货物运输是一种复杂的现象，其中附着在货物上的多个马达蛋白参与拉动活动，通常导致拔河，显示双向运动。然而，大多数数学和计算模型忽略了汽车-货物相互作用的细节。在这里，我们研究了一个通用的模型，其中N个电机弹性耦合到货物，这本身是受到热噪声在细胞质和一个额外的外部施加的力。选择马达跳跃速率以满足相对于弹性拉伸能量的细致平衡。在这些假设下，构造了一个（N+1）变量的主方程的动力学的汽车货物复杂。通过扩展的跳跃率在电机位置的波动线性顺序，我们得到一个线性的福克-普朗克方程。分离出了控制平均量的确定性方程，得到了货物的平均速度和扩散系数的显式解析表达式。我们还研究了单个电机所经历的力的统计特征，并定量地描述了货物绑定电机之间的负载分配。平均货物速度和有效扩散系数被发现是刚度的递减函数。而增加的数量的电机N并没有增加的速度显着，它降低了有效的扩散系数，其下降为1/N渐近。我们进一步表明，货物绑定电机共享的力施加在货物上相等，只有在极限的消失弹性刚度;随着刚度的增加，从相等的负载分配的偏差进行观察。数值模拟与我们的分析结果符合预期。有趣的是，我们在模拟中发现，失速力的货物弹性耦合到电机是独立的刚度。
2016-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
A theoretical framework for investigating the role of stiffness heterogeneity in structure and dynamics of flexible polymer
本研究开发了一个理论框架，将空间变化的刚度纳入柔性聚合物物理学，分析了具有周期性阶梯刚度剖面的柔性杂聚物的结构与动力学，发现刚度异质性导致均方位移等动力学可观测量的定性偏差并增加结构各向异性，为从实验数据解释生物聚合物刚度异质性及设计定制杂聚物提供了平台。
2025-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Lattice model of protein conformations
我们介绍了一个晶格模型的蛋白质构象，这是能够再现第二结构的蛋白质（α-螺旋和β-片）。这一模式基于以下两个主要思想。首先，我们通过不平行于坐标轴的立方晶格中的边来模拟肽链中氨基酸残基的骨架部分。其次，我们描述了可能的氨基酸残基的接触，使用离散模型的Ramachandran图。该模型允许描述肽链骨架中残基之间的氢键。特别是晶格二级结构具有正确的氢键结构。我们还考虑了氨基酸残基的侧链及其相互作用。提出了一种包含主链氢键和侧链相互作用贡献的晶格蛋白质构象能的表达式。晶格二级结构是引入能量的局部极小值。
2012-07-31 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Impact of bending stiffness on ground-state conformations for semiflexible polymers
本文利用广义系综蒙特卡洛方法系统研究半柔性聚合物粗粒化模型，揭示弯曲刚度如何与范德华力竞争并决定紧致球状体、杆状束和环形体等基态构象。
2023-06-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
III. Geometrical framework for thinking about globular proteins: turns in proteins
本文基于沿链戳触相互作用的几何框架，将蛋白质转角解释为局部、孤立且约束部分松弛的成对戳触接触，并系统划分其结构类别与氨基酸偏好。
2023-12-12 cond-mat.soft q-bio.BM
Insights into Protein Unfolding under pH, Temperature, and Shear using Molecular Dynamics Simulations
本研究通过全原子分子动力学模拟发现，高温、酸性pH和剪切应力分别通过不同途径诱导牛血清白蛋白去折叠，提示需针对不同应激源采取差异化稳定策略。
2024-08-20 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Virtual reality based approach to protein heavy-atom structure reconstruction
在结构蛋白质研究中经常出现的问题是根据中心α-碳坐标的知识确定所有重原子的位置。我们利用虚拟现实的进步来解决这个问题。其结果是一种基于3D可视化的技术，其中所有重主链和侧链原子在C-alpha坐标方面都被平等对待。每个重原子都可以在不同的双球表面上可视化，这些双球以其他重主链和侧链原子为中心。特别是，旋转异构体是可见的簇，其显示出对基础骨架二级结构的强烈依赖性。我们的方法很容易检测到晶体蛋白质结构中那些可能错位的原子。我们的方法为开发新一代基于可视化的侧链构建、验证和细化工具奠定了基础。重原子的位置被确定的方式，占二级结构的环境，从而提高了现有方法的准确性。
2014-12-26 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Dominant Pathways in Protein Folding
我们提出了一种方法来研究蛋白质折叠的动力学在很长的时间尺度和动力学的基础上形成的二级和三级结构在整个反应。该方法是基于热扩散和量子扩散之间的正式类比：通过写的福克-普朗克方程的时间演化的蛋白质在粘性热浴中的路径积分的解决方案，我们推导出一个汉密尔顿-雅可比变分原理，我们能够计算最可能的折叠路径。该方法适用于折叠的Villin头子域，在框架中的一个去模型。我们已经发现，在这个模型中，过渡发生通过一个初始的崩溃阶段驱动的起始线圈配置和后来的重排阶段，在二级结构的形成和所有计算的路径显示出很强的相似性。这种方法是完全通用的，不需要任何反应坐标的先验知识，并代表了一个有效的工具来执行从头计算模拟的整个折叠过程与现有的计算机。
2006-07-27 cond-mat.soft hep-ph q-bio.BM
Stable intermediate phase of secondary structures for semiflexible polymers
通过微正则拐点分析发现半柔性聚合物在弯曲刚度超过阈值时线团-球状转变线发生分岔，并识别出由发夹和环状结构主导的稳定中间相，弥补了正则统计分析灵敏度不足的问题。
2023-04-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Microscopic Theory of Protein Folding Rates.I: Fine Structure of the Free Energy Profile and Folding Routes from a Variational Approach
提出了一种关于最小受抑蛋白质的自由能垒和折叠路线的微观理论，大大扩展了先前概述的变分方法的介绍[J. J. Portman，S. Takada，P. G. Wolynes，Phys. Rev. Lett. { \bf 81}，5237（1998）]。我们选择的$λ$ -阻遏蛋白作为一个说明性的例子，并专注于如何聚合物链的统计影响自由能分布和部分有序的合奏结构。特别是，我们调查的自由能配置文件和折叠路线链刚度的作用。我们评估的适用性更简单的近似，其中沿着折叠路线的蛋白质分子的构象被限制有残基，要么完全折叠或展开在连续的拉伸。我们发现，从只有一个连续的折叠区域获得的折叠路线对应于一个链具有更大的持久性长度比适合于天然蛋白质链，而从两个连续的折叠区域获得的折叠路线是能够捕获的变分方法内计算的相对折叠区域。从连续序列近似获得的自由能分布有更大的障碍比更微观的变分理论，这被理解为部分有序的后果。
2000-08-30 cond-mat.soft q-bio
Allosteric communication mediated by protein contact clusters: A dynamical model
本研究提出基于“接触簇”的蛋白质变构通信动力学模型，通过约500微秒分子动力学模拟光开关PDZ3 domain，揭示簇内协同变化与二级结构介导的簇间通信，模拟时间尺度与实验高度一致。
2024-08-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Protein structures and optimal folding emerging from a geometrical variational principle
新的数值技术，通过分析芽孢杆菌RNA酶和胰凝乳蛋白酶抑制剂，验证，用于阐明所起的至关重要的作用，由蛋白质骨架的几何形状在引导折叠到正确的天然状态。据发现，无论序列，天然状态的蛋白质具有非常大的数量的构象与给定量的结构重叠相比，其他紧凑的人工骨干;此外，相同长度的无关蛋白质的构象熵几乎相等，在任何给定的折叠阶段。这些结果提示了蛋白质进化的极端性原则，而这反过来又与二级结构的出现有关。
1998-11-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
A Hierarchical Approach to Protein Molecular Evolution
尽管蛋白质序列空间基本上是无限复杂的，但生物多样性已经进化。我们提出了一种分层方法来有效搜索该空间，并通过蒙特卡罗模拟量化了我们方法的进化潜力。这些模拟表明，编码结构的非同源并列是新的三级蛋白质折叠产生的限速步骤。低能二级结构的非同源“交换”相对于单独的碱基取代增加了由$\approx10^7$模拟的蛋白质的结合常数。我们的方法的应用包括产生新的蛋白质折叠和疾病的分子进化建模。
1999-03-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
The Conformation of Interfacially Adsorbed Ranaspumin-2 is an Arrested State on the Unfolding Pathway
Ranaspumin-2（Rsn-2）是一种表面活性剂蛋白质，存在于汤加拉蛙的泡沫巢中。以前的实验工作已经导致了一个拟议的吸附模型，其中涉及一个不寻常的蛤壳样的“unhinging”的蛋白质在界面上。有趣的是，Rsn-2的二级结构元件没有伴随着其三级结构的大规模转化而变性。在这项工作中，我们使用实验和模拟，以更好地了解支撑这一不寻常的过程的驱动力。我们开发了一种改进的Gō-model方法，其中我们包含了侧链的显式表示，以逼真地模拟蛋白质二级结构元素与界面之间的相互作用。这样做允许的基础能源景观的研究，其中管理机制的Rsn-2界面吸附。在实验上，我们研究有针对性的突变体的RSN-2，使用朗缪尔槽，悬滴张力和圆二色性，以证明蛤壳模型是正确的。我们发现，Rsn-2吸附实际上是一个两步的过程：疏水的N-末端尾部招募的蛋白质的接口后，Rsn-2经历了一个展开的过渡，保持其二级结构。有趣的是，我们的模拟表明，构象Rsn-2在界面处采用的是沿变性途径的被捕状态。更一般地说，我们的计算模型应该证明是一个有用的，计算效率高，在研究蛋白质界面相互作用的动力学和能量学的工具。
2016-02-12 cond-mat.soft q-bio.BM q-bio.QM
A Novel Method for Sampling Alpha-Helical Protein Backbones
我们提出了一种新的技术采样的螺旋蛋白质的配置。假设本地二级结构的知识，我们采用从现有结构的数据库中收集的组装规则来枚举组成螺旋的几何上可能的三维排列。我们为25个螺旋蛋白质核心产生了一个可能的折叠库。在每种情况下，我们的方法发现大量的构象接近天然结构。此外，我们分配坐标的25个蛋白质的所有原子，并表明，这有一个小的影响，近天然构象的数量。在数据库驱动的穷举的情况下，我们的方法表现非常好，产生显着的百分比的结构（0.02%和82%之间）在6埃的原生结构。该方法的速度和效率使其成为预测蛋白质结构的有价值的工具。
2000-06-07 cond-mat.soft q-bio
Protein folding, anisotropic collapse and blue phases
我们研究了蛋白质链的均聚物模型，其中每个单体都带有一个偶极矩。为了模拟肽键的几何形状，这些偶极子被限制为局部垂直于链。偶极相互作用的张量特征自然地导致（张量）液晶样的序参量。对于非手性链，该模型的平均场研究表明，一个经典的$θ$塌缩转变首先发生，在较低的温度下，在第三级设置。对于手性链，在达到$θ$温度之前可能发生各向异性（张量）塌陷转变：有序相可以被描述为“二级结构的致密相”，并且与液晶蓝相具有很大的相似性。
1997-06-11 cond-mat.soft q-bio.BM
Inverse design of proteins with hydrophobic and polar amino acids
一个两个氨基酸（疏水性和极性）的计划是用来进行设计的目标构象对应的天然状态的20个单链蛋白质。引人注目的是，以天然存在的蛋白质及其同源物为基准，成功鉴定残基性质的百分比约为75%，与设计程序的复杂性无关。通常，最低的成功率发生在具有高二级结构官能度的残基如丙氨酸。使用一个简单的晶格模型，我们认为，一个可能的缺点的模型研究可能涉及粗粒化的20种氨基酸到只有两个有效的类型。
1997-12-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
CSAW: a dynamical model of protein folding
CSAW（conditioned self-avoiding walk）是将SAW（self-avoiding walk）与Monte-Carlo相结合的蛋白质折叠模型。它模拟了在链残基之间以及与环境的相互作用存在下链分子的布朗运动。在包括疏水效应和氢键的第一模型中，30个残基的链折叠成具有稳定二级和三级结构的天然状态。这个过程开始于快速坍缩成一个中间的“熔融球”，经过一个相对较长的静止期后，它慢慢地衰变成自然状态。回转半径的行为模拟实验数据。
2006-01-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Pre-transition effects mediate forces of assembly between transmembrane proteins
我们提出了一种机制，一个通用的和强大的力量的组装和跨膜蛋白的流动性在脂质双层。这种力是宿主膜中有序相和无序相之间的一级转变的预转变（或预熔化）效应。使用大规模的分子模拟，我们表明，一个蛋白质的疏水厚度等于嵌入在一个有序的双层无序相稳定的微观有序-无序界面，该界面的刚度是有限的。当两个这样的蛋白质彼此接近时，它们会组装，因为组装会降低净界面自由能。与疏水效应类似，我们将这种现象称为“疏序效应”。这种效应是通过接近有序-无序相变以及蛋白质的大小和疏水性错配来介导的。的强度和范围所产生的订单恐惧效应的力量显着大于那些可能产生的膜弹性，我们检查的膜。
2015-11-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Remarks on homo- and hetero-polymeric aspects of protein folding
蛋白质折叠的不同方面说明了简化的聚合物模型。强调侧链（残基）的多样性导致人们将折叠视为杂聚物的冻结转变。从技术上讲，多样性最常见的方法是随机性，它通常在两体相互作用（电荷，极性，...）中实现。另一方面，蛋白质骨架的（几乎）普遍特征表明，折叠也可以被视为均聚物链的结晶转变，其主要成分是肽键和手性（尽管脯氨酸和甘氨酸）。手性偶极链的模型导致了二级结构的统一图像，并可能将蛋白质结构与铁电畴理论联系起来。
2003-05-03 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Role of Secondary Motifs in Fast Folding Polymers: A Dynamical Variational Principle
生物聚合物和蛋白质的折叠状态中存在高度规则的基序，如α-螺旋，这是一个令人着迷的、挑战生物化学、物理学甚至几何学的开放性问题。从化学倾向到简单的几何推理，各种刺激性的解释都被用来合理化这种二级结构的存在。我们制定了一个动态的变分原理选择构象空间的基础上的要求，即生物活性聚合物的天然状态的骨干可以迅速从变性状态。变分原理的结果表明，在紧凑的结构螺旋秩序的出现。
2000-02-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Unwrapping of DNA-protein complexes under external stretching
研究了由半柔性链和具有吸引力的球形核组成的DNA-蛋白质复合物，当链的一端单体受到外力作用，而另一端单体在空间保持固定时的情况.在没有拉伸力的情况下，链条缠绕在芯上。通过施加外部拉伸力，诱导复合物的解缠绕。我们通过计算机模拟和简单的唯象理论来研究解缠过程的静态和动态。我们发现两种不同的情况下，取决于链的刚度：对于一个灵活的链，复杂的规模线性的外力的扩展。球-链复合体是无序的，即链围绕球没有明显的缠绕。另一方面，对于刚性链，复杂的结构是有序的，这让人想起核小体。外拉伸下的解缠过程是不连续的，距离-力曲线有跳跃。这与复合物的离散解旋过程有关。我们的预测是相关的实验，测量力延伸曲线的DNA-蛋白质复合物，如核小体，使用光镊。
2004-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Flexibility of $α$-helices: Results of a statistical analysis of database protein structures
$α$ -螺旋作为蛋白质的常见和相对不变的二级结构元件而突出。然而，$α$ -螺旋不是刚体，并且它们的变形在蛋白质功能中可能是显著的（{ \it例如}）。盘绕的线圈）。为了量化的灵活性的$α$ -螺旋，我们已经进行了结构的主成分分析的不同长度的螺旋从一组代表性的蛋白质折叠在蛋白质数据库。我们发现三个主导模式的灵活性：两个退化的弯曲模式和一个扭曲模式。对于每种模式，数据与独立的高斯分布一致。测量柔性的模式特征值遵循简单的缩放形式作为螺旋长度的函数。主要的弯曲和扭曲模式及其谐波再现一个简单的弹簧模型，其中包括氢键和排除体积。作为一个应用程序，我们研究的弯曲和扭曲的螺旋，使几个卷曲螺旋蛋白质的量。将$α$ -螺旋柔性纳入结构细化和设计进行了讨论。
2002-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
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
