X-ray photon correlation spectroscopy of hydrated lysozyme at elevated pressures
Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Universität Siegen（锡根大学）；Johannes Gutenberg University Mainz（美因茨约翰内斯·古腾堡大学）；Max Planck Institute for Polymer Research（马克斯·普朗克聚合物研究所）
研究高压对水合溶菌酶构象的影响，通过XPCS揭示压力诱导的结构变化及应力松弛行为，为理解蛋白质稳定性及高压技术应用提供新视角。
2025-12-02 cond-mat.soft
Change of caged dynamics at Tg in hydrated proteins found after suppressing the methyl-group rotation contribution
在传统的玻璃形成器中，在足够短的时间和足够低的温度下，分子通过分子间势相互笼住。当通过弹性非相干中子散射观察时，笼状分子运动的波动和耗散表现出在玻璃化转变温度Tg下均方位移（MSD）的温度依赖性的变化。这是玻璃成型机中笼状动力学的一般和基本性质，其总是在Tg附近观察到，与光谱仪的能量分辨率无关。最近，我们表明，在Tg的T-依赖性的相同的变化是存在于与生物保护剂溶剂化的蛋白质中，与在更高的温度Td的动态转变共存。在这些溶剂化的蛋白质中，所有的Tg和Td都高于仅由水水合的蛋白质，在Tg下MSD的T依赖性变化的观察不受在较低温度下甲基旋转贡献的阻碍。另一方面，仅由水水合的蛋白质具有较低的Tg和Td，因此难以找到MSD在Tg处转变的明确证据。尽管如此，MSD在Tg处断裂的证据可以通过使蛋白质氘化以抑制甲基贡献来发现。一种替代策略是使用感测比15 ps更快的运动的光谱仪，这赋予了将甲基旋转贡献的开始以及动态转变转移到更高温度的益处，并且在Tg下MSD的变化再次变得明显。在水合和溶剂化蛋白质中，Tg处的弹性强度或MSD的断裂与Td处的动力学转变共存。认识到这一事实有助于消除在解释数据时遇到的不一致和难题，这些数据阻碍了对动态转变起源及其与生物功能联系的理解。
2011-06-29 cond-mat.soft physics.bio-ph
Coherent X-ray Scattering Reveals Nanoscale Fluctuations in Hydrated Proteins
本文利用X射线光子关联光谱研究水合溶菌酶在深度过冷区的纳米尺度应力弛豫，发现弛豫时间遵循Arrhenius温度依赖，并在T=227 K处出现KWW指数最小值，揭示了动力学异质性与时空涨落增强的关联机制。
2023-01-26 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Non-Additive Ion Effects on the Coil-Globule Equilibrium of a Generic Polymer in Aqueous Salt Solutions
Shiv Nadar Institution of Eminence（Shiv Nadar卓越学院）
通过通用聚合物的原子模拟，发现非特异性聚合物-离子和聚合物-水相互作用足以再现弱水合和强水合阴离子混合溶液中的非加和性盐效应。
2026-06-16 cond-mat.soft physics.chem-ph
Multi-scale approach for self-Assembly and protein folding
我们开发了一种多尺度方法来模拟现实条件下的水合纳米生物系统（例如，纳米颗粒和蛋白质溶液在生理条件下在长达数小时的时间尺度上）。我们将生物界面处的水的原子模拟（例如，蛋白质或膜）和纳米界面（例如，纳米颗粒或石墨烯片）和用于蛋白质折叠和蛋白质设计的水合水的粗颗粒模型。我们研究蛋白质的自组装和结晶，在散装或约束下，和蛋白质吸附到纳米粒子的动力学，验证我们的预测与几个实验组合作。我们试图找到基本问题的答案（为什么水对生命如此重要？哪些特性使水在生物过程中独一无二？）我们能设计出更好的药物吗？我们能限制导致老年痴呆症的蛋白质聚集吗？如何实现nanotheranostic？）在这里，我们只关注我们的方法的两个较大的尺度：（i）在亚纳米长度尺度和毫秒到秒的时间尺度的水合蛋白质和蛋白质折叠的粗粒描述，和（ii）在10-100 nm的长度尺度和秒到小时的时间尺度的纳米颗粒上的蛋白质自组装的粗粒建模。
2017-07-04 cond-mat.soft
Dynamics of lysozyme and its hydration water under electric field
用非相干准弹性中子散射（QENS）研究了静电电场对溶菌酶及其水合水动力学的影响。在210 $<$ T $<$ ~ 260 K的温度范围内，对分别用重水（D2 O）和轻水（H2O）水合的溶菌酶样品进行了测量，以捕获蛋白质动力学，并探测水合壳的动力学。两种情况下的水合分数为约$\sim$ 0.38克水/克干蛋白。研究的场强分别为0 kV/mm和2 kV/mm（2 - 10 $^6$ V/m）的蛋白质水合与D2 O和0 kV和1 kV/mm的H2O水合对应物。虽然蛋白质的整体内部质子动力学似乎不受高达2 kV/mm的电场的施加的影响，可能是由于更强的分子内相互作用，但也没有明显的定量增强水合水的扩散动力学，根据我们最近在2.5 kV/s的电场值下对二氧化硅孔隙中的水进行的观察，这可能是由于水和两种吸附主体（二氧化硅和蛋白质）之间的表面相互作用的差异，或者由于对于增加的分子扩散存在临界阈值电场值Ec $\sim$ 2-3 kV/mm，电击穿是我们的样品的限制。
2013-12-06 cond-mat.soft
Impact of the protein composition on the structure and viscoelasticity of polymer-like gluten gels
我们研究了面筋聚合物样凝胶在水/乙醇，$50/50$ v/v，面筋蛋白的良好溶剂的二元混合物中的结构。谷蛋白包括两个主要的蛋白质家族，单体麦醇溶蛋白和聚合体麦醇溶蛋白。在半稀释状态下，散射实验突出了两类行为，类似于标准聚合物溶液和聚合物凝胶，这取决于蛋白质的组成。我们证明，这两类编码的蛋白质在非常稀的溶液中的结构特征，并与典型的大小几十纳米的蛋白质组件的存在。只有当蛋白质混合物充分富含谷蛋白时，组装体才存在。发现它们与凝胶中富含不可交换氢键的结构域的存在直接相关，并且其大小与蛋白质组装体的大小相当。由于它们独特的对比度，在中子散射实验中探测了这些域。我们发现，样品的粘弹性也直接相关的领域丰富的H-键的数量，显示的H-键在执政的聚合物面筋凝胶的粘弹性的关键作用。
2021-01-18 cond-mat.soft
Observation of Fragile-to-Strong Dynamic Crossover in Protein Hydration Water
在低温下，蛋白质以玻璃态存在，这种状态没有构象灵活性，也没有生物学功能。在水合蛋白质中，在220 K及以上，这种柔性恢复，并且蛋白质能够采样更多的构象亚状态，从而变得具有生物学功能。蛋白质的这种“动态”转变被认为是由其与水合水的强耦合触发的，这也显示出类似的动态转变。在这里，我们实验证明，这种突然切换的动态行为的水化溶菌酶发生在220 K，可以被描述为一个脆弱的强动态交叉（FSC）。在FSC中，水化水的结构从主要的高密度（更多的流体状态）转变为低密度（更少的流体状态）形式，这是由于在升高的压力下存在第二临界点。
2006-05-11 cond-mat.soft
Tailoring the viscoelasticity of polymer gels of gluten proteins through solvent quality
我们调查的线性粘弹性的聚合物凝胶的面筋蛋白质在水中的分散体：乙醇二元混合物与各种乙醇含量，从纯水到60%v/v乙醇。我们发现，复杂的粘弹性的凝胶表现出时间/溶剂组合物的叠加原理，表明在不同的二元溶剂中产生的凝胶的自相似性。所有的凝胶可以被视为近临界凝胶的特征流变参数，弹性平台和特征弛豫时间，这是相互关联的，作为自相似性的结果，并跨越几个数量级时，改变溶剂的组成。由于量热法和中子散射实验，我们evidencea共溶效果与更好的溶解的复杂的聚合物样的面筋蛋白质链的乙醇的量增加。总的来说，凝胶的粘弹性可以通过表征超分子网络的交联密度的独特特征长度来解释，该特征长度是溶剂组成依赖的。在分子水平上，这些发现可以被解释为超分子相互作用，主要是H-键，从链内到链间的过渡，这将通过乙醇分子破坏疏水相互作用来促进。这项工作提供了新的见解定制复杂的聚合物凝胶的凝胶化过程。
2020-10-20 cond-mat.soft
Convective Depletion During The Fast Propagation Of A Nanosphere Through A Polymer Solution
建立了纳米球在半稀释聚合物溶液中快速运动时的非线性对流损耗理论。对于纳米球，劳斯近似中的自洽场论通常是合理的。对流耗尽方程的自相似解被认为在高速下是可行的。分析了粒子运动前薄边界层的性质。对流损耗的一个例子是当带电荷的蛋白质在高电场的影响下移动通过半稀释聚合物时。蛋白质的速度与磁场的五次方成正比。该理论可用于解释微芯片电泳分离蛋白质混合物。
2003-12-09 cond-mat.soft
Water-polymer coupling induces a dynamical transition in microgels
最近在非生物大分子中也发现了长期争论的蛋白质动力学转变，例如聚-N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）微凝胶。在这里，通过使用原子分子动力学模拟，我们报告了在这些系统中的动力学跃迁的分子起源的描述。我们表明，PNIPAM和水动力学低于动力学转变温度Td的甲基旋转和氢键，分别占主导地位。通过与本体水的比较，我们明确地确定PNIPAM-水氢键的主要负责发生的转变。观察到的现象，因此至关重要地取决于水-大分子耦合，相关的广泛的一类水合系统，独立于生物功能。
2019-03-13 cond-mat.soft
Spontaneous gelation of wheat gluten proteins in a food grade solvent
将小麦面筋蛋白结构化为具有可调机械性质的凝胶将为生产富含植物蛋白的食品提供更多的通用性。面筋是一种不溶于水的强弹性蛋白质材料，很难加工。我们使用一种新的分馏程序，允许从面筋的水/乙醇可溶性蛋白质混合物，富含谷蛋白聚合物在前所未有的高比例（50%）的分离。我们在这里调查的蛋白质混合物在水/乙醇（50/50 v/v）溶剂中的悬浮液的粘弹性，并表明，在很宽的浓度范围内，它们经历了由氢键驱动的自发凝胶化。我们成功地合理化我们的数据，使用渗流模型和相关的凝胶的粘弹性，其分形维数测量散射技术。面筋凝胶显示出自愈合特性，并且其弹性平台覆盖几十年，从0.01到10000 Pa。特别地，可以生产与标准水合面筋相比非常软的凝胶。
2015-06-10 cond-mat.soft
Proteins and polymers
蛋白质是氨基酸的链状分子，它们的行为方式彼此相似，但又与标准的致密聚合物截然不同。我们表明，弗洛里定理，推导出的聚合物熔体，持有紧凑的蛋白质的天然状态结构，并不与结构的积木，如$α$ -螺旋和$β$ -链的存在是不相容的。我们提出了一个讨论如何的概念的聚合物链的厚度，除了在描述一个链分子在连续极限是有用的，起着至关重要的作用，在传统的聚合物物理学和蛋白质结构相关联的物质之间的插值。
2005-08-08 cond-mat.soft q-bio.BM
Surface tensiometry of phase separated protein and polymer droplets by the sessile drop method
相分离的大分子在许多生物和合成系统中起着重要的作用。这些系统的物理表征可能是具有挑战性的，因为有限的样品体积，特别是对于相分离的蛋白质。在这里，我们证明了一个经典的方法，用于测量液滴的表面张力，基于一个固着液滴的形状的分析，可以有效地缩小这个应用程序。液滴形状和表面张力之间的联系依赖于液滴与其周围环境之间的密度差。这可以通过测量液滴沉降速度在相同设置中用小样品体积来确定。ESI中包含用于从液滴图像中提取毛细管长度的交互式MATLAB脚本。
2020-07-27 cond-mat.soft
Depletion theory and the precipitation of protein by polymer
用聚合物链段的耗尽理论重新解释了半稀释聚合物溶液中纳米粒子的耗尽理论。讨论了平均场论的局限性和扩展.推导出两个小球之间相互作用的显式表达式。一般形状的粒子的耗尽自由能以电容或有效斯托克斯半径的形式给出。这为聚合物对蛋白质沉淀的影响提供了接近定量的解释。
2008-07-31 cond-mat.soft q-bio.BM
Nucleation of the crystalline phase of proteins in the presence of semidilute non-adsorbing polymer
从相对于结晶相是亚稳态的蛋白质溶液开始，考虑添加半稀释的非吸附性聚合物的效果。发现蛋白质的化学势增加十分之几kT，这可能足以降低结晶相成核的屏障，足以允许结晶。它还表明，假设聚合物诱导成对添加剂的吸引力导致定性不正确的结果。
2001-02-14 cond-mat.soft q-bio
Colloid-polymer mixtures in the protein limit
我们计算了在“蛋白质极限”下的胶体-聚合物混合物的相分离行为和有效相互作用，其中聚合物的回转半径远大于胶体半径。对于理想的聚合物，临界胶体包装分数趋于零，而在良好的溶剂中的相互作用的聚合物的行为是由一个通用的双节点，这意味着一个恒定的临界胶体包装分数。在这两个系统中的耗尽相互作用是不能很好地描述的有效对电位，但需要纳入多体的贡献。
2002-10-23 cond-mat.soft q-bio
Polymer compaction and bridging-induced clustering of protein-inspired patchy particles
许多蛋白质或蛋白质复合物具有多个DNA结合结构域。这使得它们能够同时结合到DNA分子（或染色质纤维）上的多个点。还发现许多蛋白质能够在体外压缩DNA，并且当在体内进行荧光标记和成像时，在病灶或斑点中观察到许多其他蛋白质。在这项工作中，我们研究，使用粗粒度的朗之万动力学模拟，由简单的模型蛋白质和被称为“桥接诱导的吸引力”的现象的聚合物的压实。后者是在先前的模拟中观察到的机制[Brackley等人，Proc. Natl. Acad. Sci. USA 110（2013）]，其中被建模为球体的蛋白质通过其与聚合物的多价相互作用形成簇，即使在不存在任何明确的蛋白质-蛋白质吸引相互作用的情况下。在这里，我们扩展这个概念，考虑更详细的模型蛋白质，表示为简单的“补丁颗粒”与半柔性珠和弹簧聚合物相互作用。我们发现，无论是压缩能力和桥接诱导的吸引力的效果依赖于模型蛋白质的价。这些效应还取决于蛋白质的形状，这决定了它形成桥梁的能力。
2019-12-06 cond-mat.soft q-bio.BM
Active Extensile Hydrogels Actuated by Living Polymers of the Bacterial Cytokinetic Protein FtsZ
本研究提出由FtsZ活体聚合物驱动的可伸展生物杂化水凝胶，通过内部踏车结构产生伸展应力，实现可逆软化和流态化，并建立负机械介电常数新范式，为自适应软材料设计开辟新途径。
2025-08-06 cond-mat.soft
Polymer brush-induced depletion interactions and clustering of membrane proteins
我们采用Asakura-Oosawa型理论模型和粗粒度分子动力学模拟研究了可移动聚合物刷对生物膜中蛋白质的影响。刷状聚合物诱导的蛋白质间的耗尽吸引力随刷状聚合物的大小呈非单调变化。耗尽相互作用，这是由蛋白质的大小刷聚合物之间的接枝距离的比率，线性增加刷的大小，只要聚合物刷的高度是短于蛋白质的大小。然而，当刷高度超过蛋白质大小时，蛋白质之间的耗尽吸引力略微降低。我们还探讨了刷状聚合物诱导的组装的一个大的蛋白质簇，这可能是相关的整合素纳米簇形成和信号转导的实验观察的许多分子机制之一。
2021-02-25 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Electric-field-driven polymer entry into asymmetric nanoscale channels
从理论上和分子动力学模拟研究了电场驱动下柔性带电聚合物如单链DNA（ssDNA）进入不对称纳米通道如α-溶血素蛋白质通道的过程.自由能垒的高度对聚合物的长度，所施加的电场的强度和通道入口的几何形状的依赖关系进行了研究。结果表明，驱动场对聚合物的压缩效应和聚合物进入通道前的横向限制对势垒高度及其对系统参数的依赖性有着至关重要的影响。还讨论了聚合物通过通道的尝试频率。我们的理论和模拟结果相互支持，并合理地描述了通过α-溶血素蛋白质通道的聚合物易位实验的相关数据集。
2012-02-25 cond-mat.soft
Versatile approach to access the low temperature thermodynamics of lattice polymers and proteins
我们表明，王朗道采样，结合适当的Monte Carlo试验移动，提供了一个强大的方法，为基态搜索和确定的疏水极性（HP）蛋白质模型和相互作用的自回避行走（ISAW）模型的均聚物的态密度。我们获得了具有$>100$单体的HP序列以及高达$>500$单体的ISAW的热力学量的准确估计。我们的程序具有内在的简单性，并克服了更定制的方法中固有的局限性，使其对广泛的蛋白质和聚合物模型感兴趣。
2015-03-15 cond-mat.soft q-bio.BM
Controlling the folding and substrate-binding of proteins using polymer brushes
蛋白质的折叠与其与底物的结合之间的偶联程度因蛋白质而异。一些蛋白质在溶液中具有高度结构化的天然状态，而另一些则是天然无序的，并且仅在结合时完全折叠。在这封信中，我们使用蒙特卡罗模拟来研究如何无序的聚合物链接枝周围的结合位点影响折叠和结合的三个模型蛋白质。接近完全折叠的底物的蛋白质在结合过程中比那些折叠和结合是合作的蛋白质受到更多的阻碍。聚合物链作为局部拥挤剂，可以选择正确的折叠和结合的配置，有利于非特异性吸附状态。用于形成所有蛋白质内和蛋白质-底物接触的自由能变化可以非单调地取决于聚合物长度。
2012-04-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
From polymers to proteins: effect of side chains and broken symmetry in the formation of secondary structures within a Wang-Landau approach
我们研究了单一柔性均聚物的平衡性质，其中连续单体由不可穿透的硬球珠表示，彼此相切，非连续单体通过方阱势相互作用。为此，我们使用副本交换规范模拟和微规范王-朗道技术。我们对相应的结果进行了比较分析，发现两种方法之间以及过去的结果之间完全一致。然后在两个不同的方向上细化模型。通过允许连续珠子之间的部分重叠，我们打破了球形对称性，从而对链的可能构象提供了严格的约束。这导致单螺旋或双螺旋基态，这取决于相互作用的范围。或者，我们在特定位置引入额外的球形珠来表示真实蛋白质中侧链的空间位阻。在这种情况下，发现基态又是一个球，因此表明与最近的一些建议相反，侧链本身不足以确保蛋白质样结构。最后，我们表明，上述两种效应的组合增加了获得的二级结构的稳定性，与以前的结果一致。的方井吸引力的范围所发挥的基本作用被突出，它表明，它们发挥的作用类似于在简单的液体和聚合物中发现的。最后讨论了蛋白质折叠的研究前景。
2016-04-20 cond-mat.soft
Serum protein resistant behavior of multisite-bound poly(ethylene glycol) chains onto iron oxide surfaces
最近的调查表明，临床上实际使用的基于纳米颗粒的制剂数量明显低于十年前的预期。其中一个原因是纳米颗粒的物理化学性质不足以处理生物环境的复杂性和防止非特异性蛋白质吸附。在这项研究中，我们解决了血浆蛋白与聚合物涂层表面的相互作用的问题。为此，我们使用非共价接枝方法来官能化氧化铁亚10 nm纳米颗粒和氧化铁平面基底，并比较它们的蛋白质响应。功能化共聚物由交替的聚（乙二醇）（PEG）链和膦酸接枝在同一个主链上。使用具有耗散的石英晶体微天平来监测聚合物吸附动力学并评价对蛋白质吸附的抗性。在平坦的基底上，官能化的PEG共聚物吸附并形成中等或高度拉伸状态的刷，密度在0.15和1.5 nm-2之间。使用膦酸作为连接剂的PEG层表现出优异的蛋白质抗性。相比之下，用羧酸作为接枝剂制备的层表现出减轻的蛋白质响应和层破坏。本研究建立了PEG包被颗粒在生物流体中的长期稳定性与用相同聚合物包被的表面的蛋白质抗性之间的相关性。
2017-02-25 cond-mat.soft
Dynamics of Protein Hydration Water
我们提出的频率和温度依赖的介电性能的溶菌酶解决方案在一个广泛的浓度制度，在零度以下的温度下测量，并比较结果与水的冰点以上的测量和水合溶菌酶粉末。我们的实验允许检查在广泛的温度范围内，包括所谓的无人区（160 - 235 K）的不冻水化水的动态。所获得的结果证明了水化壳动力学的双峰性，并在备受争议的水的脆到强转变的背景下进行了讨论。
2014-12-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Origin of Scaling Behavior of Protein Packing Density: A Sequential Monte Carlo Study of Compact Long Chain Polymers
单结构域蛋白被认为是紧密堆积的。由突变引起的空隙的引入通常被认为是不稳定的。在这项研究中，我们表明，包装密度为单域蛋白质链长度的下降。我们发现，回转半径提供的蛋白质包装差的描述，但我们在这里介绍的α接触数表征蛋白质。我们进一步证明了在非格点自回避行走中，可以观察到堆积密度和链长之间的蛋白质样标度关系。研究紧密链聚合物的一个关键问题是磨损问题：很难产生独立的紧密长自避免行走的样本。我们开发了一个算法的框架下的顺序蒙特卡罗和成功地产生人口的紧凑的长链离格聚合物的长度$N=2,000$。基于这些链聚合物的分析结果表明，保持高堆积密度是短链蛋白质的唯一特征。我们发现，蛋白质的堆积密度与链长的标度行为是无规聚合物满足松散紧性约束的一个普遍特征。我们的结论是，蛋白质没有优化的进化，以消除包装空隙。
2003-01-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Dielectric response in proteins: The proteotronics approach
Università del Salento（萨伦托大学）；National Institute for Nuclear Physics, INFN, Sezione di Lecce（意大利国家核物理研究所，INFN，莱切分部）
研究蛋白质在水合状态下的介电特性，提出一种易用的计算相对介电常数方法，用于蛋白质电子学流程，并通过经典宏观方法验证结果的一致性。
2026-03-19 cond-mat.soft physics.app-ph
Protein-Polymer Mixtures in the Colloid Limit: Aggregation, Sedimentation and Crystallization
虽然蛋白质被视为具有球对称相互作用的粒子，但实际情况要复杂得多。迈向更高复杂性的一个简单步骤是将蛋白质视为非球形颗粒，这就是我们在这里追求的方法。我们研究了增强型绿色荧光蛋白（eGFP）在加入非吸附性聚合物聚乙二醇（PEG）后的相行为。从小角度X射线散射，我们推断eGFP经历二聚化，并且我们将二聚体视为具有纵横比$L/D-1 = 1.05$的球形圆柱体。尽管复杂的性质的蛋白质，我们发现，相行为是类似的硬spherocylinders与理想的聚合物expletant，表现出聚集，并在一个小区域的相图，结晶。通过比较我们对聚集开始的测量与对硬胶体和理想聚合物的预测[S. V. Savenko和M. Dijkstra，J. Chem. Phys 124，234902（2006）和F. lo Verso等人，E73，061407（2006）]中，我们发现了良好的一致性，这表明eGFP蛋白与硬球柱和理想聚合物一致。
2021-06-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Observation-Time-Induced Crossover from Fluctuating Diffusivity
Tokyo University of Science（东京科学大学）
研究揭示了在 Langevin 框架下，波动扩散系数自然导致观察时间诱导的扩散 crossover，通过分析和数值分析阐明了 crossover 机制并识别了其出现的最小条件，确立了观察时间诱导的 crossover 作为非平衡现象。
2026-04-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Minimalist design of polymer-oligopeptide hybrid as intrinsically disordered protein-mimicking scaffold for artificial membraneless organelle
液-液相分离（LLPS）是一种新兴的和普遍的细胞内生物分子组织的机制，特别是通过形成无膜细胞器（MO）。内含子无序蛋白（IDP）是MO的主要成分，其中多价相互作用和低复杂性结构域（LCD）驱动LLPS。使用来自LCD的短寡肽作为“贴纸”和葡聚糖主链作为“间隔物”，我们设计了聚合物-寡肽杂交体来模拟由“贴纸和间隔物”模型表示的多价FUS蛋白。我们证明，混合物进行LLPS和自组装成微米大小的（主要是1-10微米，类似LLPS在体外和活细胞）隔间显示液体样的性能。此外，形成的液滴能够募集蛋白质和RNA，同时为增强的生化反应提供有利的环境，从而模拟天然MO的功能。我们设想这个简单而通用的模型系统将有助于阐明MO形成中涉及的分子相互作用，并为新型仿生材料铺平道路。
2021-03-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Poly-Sarcosine and Poly(ethylene-glycol) interactions with proteins investigated using molecular dynamics simulations
用亲水性聚合物涂覆的纳米颗粒通常显示出与生物环境的非特异性相互作用的减少，这改善了它们的生物相容性。这种减少的分子决定因素还不是很清楚，他们的知识可能有助于改进纳米颗粒的设计。在这里，我们地址，使用分子动力学模拟，人血清白蛋白，最丰富的血清蛋白，与两个有前途的亲水性聚合物用于治疗纳米粒子，聚（乙二醇）和聚肌氨酸的涂层的相互作用。通过模拟浸入在聚合物-水混合物中的蛋白质，我们表明，这两种聚合物对蛋白质表面具有非常相似的亲和力，无论是在吸附的聚合物的量方面，还是在主要参与相互作用的氨基酸的类型方面。我们进一步分析了吸附动力学以及它如何影响聚合物构象。在吸附层的厚度方面观察到聚合物之间的微小差异，这与两种分子的不同程度的柔性有关。相比之下，聚丙氨酸，聚肌氨酸的异构体，已知的自聚集和诱导蛋白质聚集，显示出显着更大的亲和性的蛋白质表面比PEG和PSar，我们表明是相关的不是一个不同的模式与蛋白质表面的相互作用，但不同的方式的聚合物与水的相互作用。
2018-10-29 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Thermoresponsivity of poly(N-isopropylacrylamide) microgels in water-trehalose solution and its relation to protein behavior
假设：添加剂通常用于调节大分子构象转变。在添加剂中，海藻糖是一种优异的生物保护剂，在响应性聚合物中，PNIPAM是研究最多的材料。然而，到目前为止，它们的相互作用机制只是暗示，没有直接的调查，而且，至关重要的是，从来没有阐明与蛋白质相比。详细的见解将有助于了解PNIPAM微凝胶在多大程度上可以有效地用作合成仿生材料，以在胶体尺度上再现和研究分离的蛋白质行为及其对与特定共溶剂或共溶质相互作用的敏感性。实验：采用动态光散射法研究海藻糖对PNIPAM微凝胶溶胀行为的影响;采用拉曼光谱法和分子动力学模拟从分子尺度上探讨溶胀-去溶胀转变过程中溶剂化和动力学的变化。调查结果：强水合海藻糖分子与PNIPAM微凝胶形成水介导的相互作用，从而在过渡区以下和以上保持聚合物水合，同时显著抑制聚合物及其水合壳的局部运动。我们的研究，第一次，表明，减缓动力学和优先排斥的主要机制，海藻糖的PNIPAM微凝胶的效果，在不一致的优先吸附醇，但在海藻糖蛋白质系统中观察到的行为完全类似。
2022-02-20 cond-mat.soft
From polymers to proteins -- novel phases of short compact tubes
一个框架，了解蛋白质的共同特征。蛋白质是线性链分子。然而，将聚合物看作是拴在一起的球体的简单模型并不能解释蛋白质结构的许多观察到的特征。作者在这里表明，蛋白质可以被视为非零厚度的管。这种方法允许人们将传统的致密聚合物相与自然界用于容纳生物分子结构的新相桥接。任意厚度的管（或板）的连续描述需要使用适当选择的多体相互作用，而不是两体相互作用。作者认为，折叠蛋白质的结构是基于几何考虑选择的，并处于压缩的边缘，从而解释了它们的多功能性和灵活性。这种方法也解释了为什么螺旋和片层是蛋白质结构的基石。
2003-01-14 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Surfactancy in a tadpole model of proteins
我们模拟真核细胞核的环境表示大分子，只有他们的熵的性质，与球状分子表示的球形胶体和灵活的分子的聚合物。我们特别关注具有球状和内在无序区域的蛋白质，我们用通过将单个聚合物和胶体接枝在一起而构建的“蝌蚪”来表示。在蒙特卡罗模拟中，我们发现这些蝌蚪支持通过耗尽絮凝相分离，并展示了几种表面活性剂的行为，包括被发现优先在界面和形成胶束在单相溶液。此外，可以调整模型参数，以使蝌蚪对任一体相都有偏好。然而，我们发现熵太弱，无法在可能的生物浓度下驱动这些行为。
2022-10-26 cond-mat.soft
Simulating the chromatin mediated phase separation of model proteins with multiple domains
我们进行模拟的系统包含简单的模型蛋白质和一个聚合物代表染色质。我们研究了蛋白质-蛋白质和蛋白质-染色质相互作用之间的相互作用，以及由于液-液相分离或通过“桥接诱导吸引”机制而产生的冷凝物。对于多价相互作用的蛋白质，我们得到了一个相图，其中包括液体状液滴，液滴与吸收的聚合物，和涂层聚合物制度。特别令人感兴趣的是蛋白质液滴仅由于与聚合物的相互作用而形成的方案;在这里，与标准相分离系统不同，液滴密度而不是尺寸随着总蛋白质浓度而变化。我们还观察到液滴内的蛋白质动力学随着染色质被吸收而减慢。如果蛋白质-蛋白质相互作用具有严格限制的化合价，则观察到分形或凝胶状缩合物。总之，这为活细胞中蛋白质-染色质凝聚物的性质提供了生物学相关的见解。
2021-07-30 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Interaction of surfactant and protein at the o/w interface and its effect on colloidal and biological properties of polymeric nanocarriers
本文综述复乳溶剂蒸发法中聚合物基表面活性剂的作用，阐明其加入方案如何影响负载生物分子的聚合物纳米颗粒的稳定性、尺寸、免疫识别及生物活性。
2024-01-18 cond-mat.soft physics.app-ph
Protein folding mediated by solvation: water expelling and formation of the hydrophobic core occurs after the structure collapse
利用一个极简模型研究了蛋白质折叠中天然结构的结构搜索和去溶剂化之间的相互作用。这些结果支持折叠机制，其中蛋白质的大部分结构形成是在水从疏水核心排出之前实现的。这种观点将水分排出效应整合到蛋白质折叠的漏斗能量景观理论中。显示了SH3蛋白的实验结果的比较。在折叠转变之后，发现了具有部分溶剂化的疏水核心的接近天然的中间体。这个转变之后是最后一步，该步骤合作地将水分子从部分水合的蛋白质核心中挤出。
2002-03-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Evidence of a low-temperature dynamical transition in concentrated microgels
在一些蛋白质中已经报道了低温动力学转变。我们提供了第一个观察到的非生物水环境中的“蛋白质样”的动态过渡。为此，我们利用流行的胶体系统的聚-N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）微凝胶，扩大其调查前所未有的高浓度。由于微凝胶的异质结构，在浓缩样品中避免了水结晶，使我们能够在低温下监测原子动力学。通过弹性非相干中子散射和分子动力学模拟，我们发现在温度$T_d\sim250$ ~K处发生动力学跃迁，与PNIPAM的质量分数无关。然而，在接近干燥的条件下，这种过渡会被涂掉。实验和模拟之间的定量协议提供的证据表明，过渡同时发生PNIPAM和水动力学。这些结果与水合蛋白质粉末的相似性表明，动态转变是复杂的大分子系统中的一个通用功能，独立于它们的生物功能。
2019-02-07 cond-mat.soft
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
Polymer chains in confined spaces and flow-injection problems: some remarks
我们重新审视的经典问题的行为的一个孤立的线性聚合物链在有限的空间，介绍了两种不同的限制制度（{ \it弱}和{ \it强}限制制度，分别）之间的区别。然后，我们讨论了最近的一些实验结果有关的分区个别聚合物到蛋白质孔。我们还将我们的研究推广到支化聚合物的情况下，并研究这些对象到纳米级孔，其中强约束制度起着重要作用的流动注射性能。
2005-06-30 cond-mat.soft
Evidence of coexistence of change of caged dynamics at Tg and the dynamic transition at Td in solvated proteins
穆斯堡尔谱和中子散射测量包埋在溶剂中的蛋白质，包括水和水的混合物强调观察的原子均方位移的独特的温度依赖性<u2>，通常被称为在某些温度Td的动态转变。在低温下，<u2>缓慢增加，但它假定更强的温度依赖性后交叉Td，这取决于时间/频率分辨率的光谱仪。许多作者已经将溶剂化蛋白质的动力学（包括动态转变）与玻璃形成物质的动力学联系起来。尽管如此，没有连接到类似的变化的温度依赖性时，<u2>通过准弹性中子散射得到的玻璃化转变温度Tg，通常观察到在无机，有机和聚合物玻璃形成。证据表明，这种变化的温度依赖<u2>性的中子散射在Tg是存在于水合或溶剂化的蛋白质，以及在所使用的溶剂中，这并不令人惊讶，因为后者只是另一种有机玻璃形成。通过<u2>中子散射在不那么低的温度下获得的贡献，而笼中的非谐分子间的潜力，在溶解的笼子开始的Johari-Goldstein β-松弛之前的时间从耗散的分子。玻璃<u2>形成物的Tg的普遍变化已经通过对β-弛豫的体积和熵的变化的敏感性而合理化，所述β-弛豫的体积和熵的变化被传递到笼状分子的耗散及其贡献<u2>。相同的合理化适用于水合和溶剂化蛋白质，以观察到Tg的变化<u2>。
2012-01-11 cond-mat.other cond-mat.soft physics.bio-ph
Adsorption vs. folding of a Hydrophobic Chain Protein Model near an Attractive Surface
在多正则蒙特卡罗模拟的框架内，研究了一个粗粒离格蛋白质模型在吸引表面附近的折叠与吸附行为。在聚合物表面模型中，Lennard-Jones势被假定为有效单体与吸引表面之间的相互作用势。热力学性质和最低能量构象的一些结构参数进行了计算的折叠和吸附的情况下进行比较。
2015-12-22 cond-mat.soft
Optimal target search on a fast folding polymer chain with volume exchange
我们研究了搜索过程中的一个快速折叠的聚合物（“DNA”）的粒子（“蛋白质”），其搜索结合一维扩散沿链，利维型扩散介导的链循环，和体积交换的合奏目标。相对于物理参数，特别是对于最佳搜索，获得了搜索过程的丰富行为。
2006-01-06 cond-mat.soft
Cold and Warm Denaturation of Hydrophobic Polymers
我们介绍了一种聚合物模型，从溶胀到紧凑的配置的过渡是由于单体和溶剂之间的相互作用。这些相互作用是蛋白质中疏水氨基酸之间有效吸引相互作用的起源。我们发现，在低温和高温阶段的聚合物溶胀，并有一个中间阶段，最有利的配置是紧凑的。我们认为，这样一个模型捕捉在一个单一的框架，无论是冷和热变性实验检测到的蛋白质。讨论了蛋白质折叠的一些结果。
1999-12-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Actin, a model semi-flexible polymer
肌动蛋白是一种具有许多显着性质的蛋白质，使其成为研究半柔性聚合物溶液和凝胶的动力学和力学的理想系统;肌动蛋白具有超过10微米的持久长度，并且可以延伸到几十微米的长度，这允许使用视频显微镜和其他光学方法研究聚合物动力学。存在许多相关蛋白质，其可用于调节长度或交联细丝。我们讨论这些解决方案的动力学和流变学。
1997-04-07 cond-mat.soft q-bio
Inhibiting amyloid-like aggregation through bio-conjugation of proteins with polymer surfactant
防止蛋白质聚集并因此稳定蛋白质具有很大的生物学和生物技术意义。在这里，我们表明，抑制淀粉样聚集体是可能的化学计量共轭聚合物表面活性剂和牛血清白蛋白（BSA）选择作为模型蛋白。我们使用硫磺素-T的荧光光谱，动态光散射和FTIR光谱的聚合物表面活性剂改性和未改性（本地）BSA溶液中的聚集行为相结合的调查。BSA-聚合物表面活性剂缀合物在聚集条件下稳定长达5天，而天然BSA形成淀粉样蛋白纤维状结构。此外，使用热处理的100至200 μM天然BSA聚集体进行的基于DLS的微观流变学研究提供了在非常大的频率范围内（达到MHz）的平衡弹性和粘性模量的理解，这是使用本体流变学无法达到的。我们的研究结果表明，经过6天的聚集条件，弹性模量显示值在1.2至3.6帕之间，对应于105纳米的缠结长度（λ）。有趣的是，在塑料Eppendorf中将200 μM天然BSA溶液在65 ℃下加热2天，得到自立膜。这些薄膜表现出强ThT-荧光强度和一个主要的\b{eta} -片层二级结构的FTIR研究，这表明，自立的微观结构导致分级自组装的淀粉样蛋白原纤维。
2020-05-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Effective model of protein--mediated interactions in chromatin
本研究通过分子动力学模拟，提出一个有效模型描述染色质中蛋白质介导的相互作用，区分平衡与非平衡态，并揭示聚合物局部团块等新现象，有助于理解染色质结构机制。
2024-03-20 cond-mat.soft q-bio.BM
Directed motion emerging from two coupled random processes: Translocation of a chain through a membrane nanopore driven by binding proteins
我们调查易位的刚性聚合物组成的M单体通过纳米孔在膜中，在存在的结合颗粒（分子伴侣），结合到聚合物上，并部分地防止通过孔的聚合物的回滑。该过程的特征在于速率：k为聚合物通过孔进行扩散跳跃，q为分子伴侣的解结合，以及速率q kappa为结合（结合强度kappa）;除了无结合kappa=0的情况外，分子伴侣的存在产生驱动易位过程的有效力。基于一个（2+1）变量主方程，我们详细研究了结合蛋白的扩散移位和（部分）整流的耦合动力学。特别是，我们计算的平均易位时间作为各种物理参数的函数。
2005-08-21 cond-mat.soft q-bio.BM
The helix--coil transition on the worm--like chain
我提出了一个标准的蠕虫状链模型的变化，占内部序参量（螺旋/线圈）领域的聚合物链。这种内部序参量场通过局部修改链的持久长度来影响聚合物构象统计。使用这个模型，我预测的α-螺旋结构域的蛋白质的弯曲和拉伸响应。特别是，我表明，α-螺旋蛋白质结构域将在施加扭矩下屈曲。这种高度非线性的弹性行为可能是重要的生化途径的变构控制的理解。
2004-01-30 cond-mat.soft
Role of special cross-links in structure formation of bacterial DNA polymer
使用数据从接触地图的DNA聚合物的$E. Coli$（在双链酶对分辨率）作为输入到我们的模型，我们引入交联单体之间的珠弹簧模型的环聚合物在非常特定的点沿链。通过适当的蒙特卡罗模拟，我们表明这些交叉连接的存在导致DNA大（微米）长度尺度上链的特定结构和组织。我们还研究了一个环聚合物的结构，在随机位置沿链的交联数相等。我们发现，虽然聚合物在大的长度尺度上确实得到组织，但组织的性质与在特定生物学确定的位置上观察到的交联的组织完全不同。我们使用了$E. Coli$细菌的接触图，该细菌在单个环形染色体中具有约$4.6$百万个碱基对。在我们的粗粒柔性环聚合物模型中，我们使用$4642$单体珠粒，并观察到$80$周围的交联足以诱导分子的大规模组织，解释由热能引起的统计波动。即使是简单的细菌细胞（如$E. Coli$）的DNA链长度也比典型的蛋白质长得多，因此我们避免了用于解决蛋白质折叠问题的方法。我们定义了新的合适的量来识别具有少量交联的聚合物链的大尺度结构。
2017-07-11 cond-mat.soft
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
Geometry of compact tubes and protein structures
蛋白质是一类非常重要的聚合物。尽管对聚合物科学的理解取得了重大进展，但蛋白质问题在很大程度上仍未解决。在这里，我们表明，被视为一个管的聚合物链不仅捕捉聚合物及其相的众所周知的特性，但也提供了一个自然的解释蛋白质行为的许多关键特征。有两个自然的长度尺度与受到压缩的管有关-管的厚度和吸引力相互作用的范围。对于短管，当这些长度尺度变得相当时，人们获得边缘紧凑的结构，其与聚合物的一般紧凑相中的那些相比在数量上相对较少。与这个新阶段的结构相关的基序包括螺旋、发夹和片。我们认为，自然界选择了这个阶段的蛋白质结构，因为它的许多优点，包括少数候选结构，从疏水核心中挤出水的能力，以及与边缘紧凑相关的灵活性和多功能性。我们的研究结果为理解所有蛋白质的共同特征提供了一个框架。
2002-03-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Hydrodynamic Spin-Pairing and Active Polymerization of Oppositely Spinning Rotors
针对异质转子群体集体动力学研究不足的问题，本文结合实验、模拟与解析方法，发现反向旋转转子可通过流体作用与位阻效应自组装为旋聚体活性链，揭示了非平衡聚合机制，为自组装超材料设计提供新思路。
2024-09-11 cond-mat.soft
