Quasi-stationary evolution of cubic-quintic NLSE drop-like solitons in DNA-protein systems
本研究针对DNA-蛋白质系统中非线性分子激发的演化问题，基于立方-五次NLSE（由平面基旋转器模型和SU(2)/U(1)广义自旋相干态导出）结合准稳态方法建模阻尼效应，探索其特性并讨论在转录过程中的潜在应用。
2025-02-13 physics.bio-ph
The effects of bio-fluid on the internal motion of DNA
研究了DNA在生物流体中的内部运动。DNA片段和周围的生物流体之间的相互作用建模使用规范流体拉格朗日。在该模型中，生物流体耦合到描述DNA的标准规范不变玻色子拉格朗日。结果表明，在非相对论极限下，从著名的Sine-Gordon方程到联立非线性方程组，各种运动方程都可以在一个框架内构造。研究了生物流体对单链和双链DNA的影响。有人认为，浸泡在生物流体中的单链DNA运动的小振幅和大振幅可以在模型中以自然的方式解释为孤立波，而不管流体速度。相反，双链DNA表现为规则或阻尼谐振子，并且高度依赖于流体速度。
2010-12-11 physics.bio-ph q-bio.BM
Nonlinear Dynamics of DNA Chain
解释了几个模型。详细研究了螺旋PB模型。结果表明，半离散近似屈服于沿链运动的呼吸子型孤子。该模型可以解释局部开放作为一种共振模式。此外，DNA-RNA转录是通过一个独立的模式来解释。
2019-09-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
On the nonlinear dynamics of topological solitons in DNA
在考虑螺旋线不对称性的模型框架下，研究了描述DNA双螺旋线中开态的拓扑孤子动力学。结果表明，在DNA双链中可以产生三种类型的拓扑孤子。研究了孤子之间的相互作用、孤子与链不均匀性的相互作用以及孤子在热振荡下的稳定性。
2002-04-30 physics.bio-ph q-bio
Nonlinear waves in double-stranded DNA
我们提出了一个基于第一性原理的非线性模型来描述DNA的气泡动力学。我们的模型方程包括来自分子间振动模式的耗散效应的一项。这种模式是由传播的气泡激发的，我们称之为“曲率耗散”。我们推导的方程允许稳定的钉扎局部扭结形成的气泡。我们进行的稳定性分析，并指定本地化的解决方案的运动的能量要求。我们的研究结果与DNA动力学的性质是一致的，并可用于变性气泡，RNA和DNA转录，核苷酸切除修复和减数分裂重组的模型。
2004-12-21 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Modelling DNA at the mesoscale: a challenge for nonlinear science?
当从碱基对的尺度上观察时，DNA表现为非线性晶格。模拟其特性是一个令人着迷的目标。可以在该系统上执行的详细实验对模型施加约束，并且可以用作改进它们的指导。尽管如此，仍然有许多悬而未决的问题，特别是在几十个碱基对的尺度上描述DNA，这与许多生物现象有关。
2008-08-06 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Nonlinear Dynamics in the Binary DNA/RNA Coding Problem
使用二进制编码的$α$ -螺旋和$β$ -折叠基序，研究了蛋白质二级结构中低维混沌的存在。为了分析符号DNA/RNA序列，根据嘌呤/嘧啶和强/弱氢键分类方案，对核苷酸进行了二进制数赋值。我们已经发现，这种分配导致不同的平均分形维数为$α$ -螺旋和$β$ -片。当嵌入到二维相空间中时，二元弦结构表现出依赖于时滞参数的吸引子型行为。
2001-01-16 physics.bio-ph q-bio
Estimation of Nonlinear Three-dimensional Constitutive Law for DNA Molecules
DNA的长尺度结构变形在包括基因表达在内的许多生物过程中起着核心作用。弹性杆模型，它使用连续近似，已成为一个可行的工具来模拟DNA分子的变形。然而，弹性杆模型预测是非常敏感的本构律（材料性能）的分子，这反过来，根据其碱基对序列沿分子长度变化。从实验数据和可行的分子动力学模拟中识别非线性序列相关的本构律仍然是一个重大的挑战。在本文中，我们开发的技术，使用弹性杆模型方程结合有限的实验测量或高保真分子动力学模拟数据来估计DNA分子的非线性本构关系。我们首先铸造的弹性杆模型方程的状态空间形式和表达的未知本构关系的影响作为一个未知的输入系统。然后，我们开发了一个两步的技术来估计未知的本构关系。我们讨论了各种概括，并通过模拟研究这种技术的鲁棒性。
2010-02-04 physics.bio-ph physics.comp-ph
Simple Combined Model for Nonlinear Excitations in DNA
基于Englander \cite{A1}的钟摆模型和Peyrard { \it et al.}的微观模型，提出了一个新的DNA变性的简单模型，\cite{A3}所谓的“组合模型”。模型的主要参数为：链间的耦合常数$k$、氢键的平均伸展量$y^\ast$、阻尼常数与驱动力之比$γ/F$。我们证明了不成对碱基的长度$L$和扭结的速度$v$不仅依赖于耦合常数$k$，而且依赖于温度$T$ .我们的结果与以前的工作是一致的。
2007-06-12 physics.atm-clus physics.bio-ph
Melting of genomic DNA: predictive modeling by nonlinear lattice dynamics
在基于非线性晶格动力学的Peyrard-Bishop-Dauxois（PBD）模型框架内研究了长链异质DNA链的解链行为。pBR 322质粒和完整T7噬菌体的数据已用于获得模型拟合并确定参数对盐含量的依赖性。对于完全fd噬菌体和$ϕ$ X174噬菌体的Y1和Y2片段预测的解链曲线在没有任何可调参数的情况下与实验良好一致。单碱基对开放的计算概率与亚氨基质子交换实验获得的值是一致的。
2010-08-04 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Nonlinear dynamics of DNA systems with inhomogeneity effects
我们调查的非线性动力学的Peyrard-Bishop DNA模型考虑到网站依赖的不均匀性。通过半离散近似下的多尺度展开，动力学方程由微扰的非线性薛定谔方程控制。我们进行了多尺度孤子微扰分析，以发现各种非线性不均匀性对呼吸孤子解的影响。在非均匀性的交叉过程中，孤子的相干结构是稳定的。非均匀分子的整体形状与均匀分子的形状合并。然而，速度，波数和角频率进行依赖于时间的修正，这是成比例的初始宽度的孤子，并依赖于性质的不均匀性。
2018-07-19 cond-mat.soft nlin.PS physics.bio-ph
Effects of long-range dispersion in nonlinear dynamics of DNA molecules
提出了一个描述DNA动力学结构的离散非线性长程色散薛定谔（NLS）模型。研究了两种类型的色散相互作用：幂依赖$r^{-s}$和指数依赖$e^{-βr}$的距离，$r$。对于$s$小于某个临界值$s_{cr}$，同样对于$β\leq β_{cr}$，存在一个双稳态区间，其中在总能量的每个值处存在两个稳定的定态：窄的钉扎态和宽的移动态。对于立方非线性，偶极-偶极色散相互作用$(s=3)$和色散相互作用半径的倒数$β\leq β_{cr}=1.67$的孤子出现双稳态。随着非线性度$σ$的增加，临界值$s_{cr}$和$β_{cr}$增加。本征局域态的长距离行为依赖于$s$。对于$s>3$，它们的尾部是指数的，而对于$2<s<3$，它们是代数的。钉扎和移动状态之间的受控切换演示应用空间对称扰动的形式的参数踢。这种机制对于控制DNA分子中的能量储存和运输可能很重要。
1999-06-03 physics.bio-ph q-bio
Tunable Thermal Switching via DNA-Based Nano Devices
DNA有一个明确的结构转变-双链形式变性为两条单链-这强烈影响其热传输特性。我们表明，根据广泛实施的DNA变性模型，可以设计DNA“heattronic”设备，在变性转变（~350 K）的狭窄温度范围内具有快速增加的热导率。电导的这种快速增加或“切换”的起源是当温度越过转变温度和DNA变性时晶格的软化和非线性效应的抑制。最重要的是，我们证明了DNA纳米结具有广泛的热可调性，由于不同的序列和长度，并利用潜在的非线性行为。我们讨论了碱基序列中无序的作用，以及与基因组DNA的关系。这些结果为开发具有非线性结构动力学的材料的热器件以及理解DNA变性的潜在机制奠定了基础。
2012-12-28 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
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
Programming Nonlinear Interfacial Mechanics of Synthetic Cells: Lipid Geometry and DNA Nanostructures
通过调节脂质几何和DNA纳米结构，研究实现了对合成细胞非线性界面力学的编程，建立了分子设计原则和定量基础。
2026-01-26 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.bio-ph
Twist versus Nonlinear Stacking in Short DNA Molecules
双螺旋的变性是基本生物学功能的模板，例如涉及局部波动开口形成的复制和转录。在介观哈密顿模型的框架下研究了DNA的异质短序列，即$\sim 100$碱基对的变性转变，该模型考虑了分子的螺旋几何形状。讨论了路径积分方法应用于分子物理性质预测分析的理论背景。相对于基态的碱基对位移被视为路径，其温度依赖的幅度由热波长。在任何温度下，碱基对路径的集合都是按照模型势和热力学第二定律来选择的。配分函数结合了碱基对热波动的影响，其在接近变性时变得更强。这种转变表现为从富含腺嘌呤-胸腺嘧啶碱基对的分子片段开始的渐进现象。计算平衡热力学，我们专注于扭转的互补链的分子轴和非线性堆积势之间的相互作用：它表明，后者影响的熔融配置文件，只有当旋转自由度包括在哈密顿量。使用阶梯哈密顿模型的DNA互补链在预熔化制度的质疑。
2014-04-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
