Contact Order Dependent Protein Folding Rates: Kinetic Consequences of a Cooperative Interplay Between Favorable Nonlocal Interactions and Local Conformational Preferences
自然发生的小的单结构域蛋白质之间的相对接触顺序（CO）和折叠速率的经验相关性的物理机制进行了研究，通过评估假设的相互作用方案的一组三维27聚体晶格蛋白质模型与97个不同的CO值。多体相互作用的构建，使得接触能变得更有利时，短链段顺序相邻的接触残基采用天然样构象。在给定的相互作用强度下，该方案导致的折叠速率与CO在数学上很好地相关（相关系数$r=0.914$），并且跨度超过2.5个数量级，而具有加性接触能的相应Gō模型的折叠速率与CO的对数相关性要小得多，并且跨度只有大约一个数量级。本蛋白质链模型也表现出量热协同性和线性V形图类似于实验观察到的蛋白质具有明显的简单的两态折叠/展开动力学。因此，我们的研究结果表明，真正的蛋白质的CO依赖的折叠速率可能会出现部分从一个显着的正耦合之间的非本地接触的可折叠性和本地构象的偏好。
2003-04-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
The mechanism of secondary structural changes in Keratinocyte Growth Factor during uptake and release from a hydroxyethyl(methacrylate) hydrogel revealed by 2D Correlation Spectroscopy
蛋白质释放系统的不完全释放曲线可由蛋白质-生物材料相互作用引起的蛋白质解折叠和变性引起。本文通过FTIR-ATR光谱和二维相关光谱研究了导致伤口愈合蛋白角质细胞生长因子（KGF）从甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）水凝胶中不完全释放的机制。这项工作的特点KGF的二级结构反映在酰胺I区的FTIR-ATR光谱，活性和热变性KGF之间的差异。这些结果已被用来调查的序列的时间依赖性变化KGF在HEMA水凝胶的表面在吸收和释放过程中的二维相关光谱。KGF在整个摄取过程中保持活性，并且KGF环结构与HEMA部分相互作用，潜在地模拟受体-配体相互作用。KGF在释放过程中通过环的变化和延伸链的解折叠而变性。我们的研究结果表明，HEMA水凝胶和KGF之间的高亲和力相互作用有利于KGF有效地加载到水凝胶中，但由于KGF的解折叠和变性，这种相互作用太强，会阻止KGF的完全释放。这项工作为未来的材料设计提供了信息，这些材料将针对KGF的不同二级结构元件，以保持其天然构象并允许完全释放。
2018-08-10 cond-mat.soft
Free energy landscape of two-state protein Acylphosphatase with large contact order revealed by force-dependent folding and unfolding dynamics
酰基磷酸酶（AcP）是一种由98个氨基酸残基组成的小分子蛋白质，催化羧基-磷酸键的水解。AcP是一种典型的双态蛋白，由于其天然结构中相对较大的接触顺序，折叠速率较慢。用原子力显微镜研究了磷酸亚铁的力学性质和去折叠行为。但在低力下的折叠和展开动力学还没有报道。在这里，使用稳定的磁镊，我们测量的力依赖性的折叠速率范围从1 pN到3 pN，和展开速率从15 pN到40 pN。所获得的展开速率在低于和高于~27 pN的力下显示出不同的力敏感性，这决定了具有两个能垒的自由能景观。我们的研究结果表明，小球状蛋白质的自由能景观一般双峰驼形状，和大的接触秩序的天然状态产生了一个高的障碍占主导地位，在低力。
2022-03-11 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
The viscoelastic properties of chromatin and the nucleoplasm revealed by scale-dependent protein mobility
真核细胞核中含有DNA基因组，DNA基因组以动态染色质网络的形式组织，并嵌入粘性拥挤的流体中。这种环境直接影响酶促反应和获得DNA序列信息的目标搜索过程。然而，其作为反应介质的物理性质知之甚少。在这里，我们利用不同大小的惰性绿色荧光示踪蛋白质的流动性测量来表征一个活的人类细胞的核内部的粘弹性。我们发现，它类似于一个粘性流体的小规模和大规模，但出现粘弹性的中间规模的变化与蛋白质的大小。我们的研究结果是一致的模拟扩散通过聚合物，并建议染色质形成一个随机的障碍网络，而不是一个自相似的结构与固定的分形维数。通过计算分子根据其大小记住其先前位置的时间，我们评估了核环境如何影响染色质目标的搜索过程。
2014-09-23 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Phase Separation on Deformable Membranes: interplay of mechanical coupling and dynamic surface geometry
本文研究了膜结合相分离蛋白质中膜介导的长程相互作用对蛋白质密度分布稳态的影响，通过数值求解和线性稳定性分析发现该相互作用能定性地改变蛋白质平衡态，导致受阻粗化和长度尺度选择，从而在原本不形成图案的系统中引发图案形成。
2025-04-03 cond-mat.soft physics.bio-ph
Complex Effects of Salt on Small-Angle X-ray Scattering of BSA Originate From the Interplay of Ions and Hydration Water
University of Illinois Chicago（伊利诺伊大学芝加哥分校）
研究通过结合FMAPIq方法和分子动力学模拟，揭示盐对BSA SAXS的影响源于离子与水合水的相互作用，揭示了蛋白质-离子-水相互作用的普遍图景。
2026-04-30 cond-mat.soft q-bio.BM
Active Loop Extrusion guides DNA-Protein Condensation
本研究通过分子动力学模拟和理论探讨DNA环挤压与蛋白质-DNA凝聚物形成的相互作用，发现两者协同可增强凝聚动力学、促进凝聚物聚结熟化，并形成类似TADs的独立结构域。
2025-01-30 cond-mat.soft physics.bio-ph
Membrane protein clustering from tension and multibody interactions
本研究借助膜蛋白点曲率模型，揭示膜张力与多体相互作用共同调控相反曲率蛋白的集体吸引与相分离聚类，同时张力会增强同曲率蛋白的多体排斥并导致簇解体，相关现象具生物学意义且可实验验证。
2024-07-11 cond-mat.soft
Effect of iron oxide loading on magnetoferritin structure in solution as revealed by SAXS and SANS
合成生物大分子磁性铁蛋白（脱铁铁蛋白），其在蛋白质壳内含有氧化铁核（脱铁铁蛋白），并具有不同的铁含量。用小角同步辐射X射线（SAXS）和中子（SANS）散射分析了它在水溶液中的结构。负载因子（LF）定义为每个蛋白质的平均铁原子数，变化高达LF=800。随着LF的增加，散射曲线的总散射强度相对增加，部分拖尾和SANS对比度变化数据中的匹配点移动。分析表明，增加的多分散性的蛋白质和相应的有效增加的磁性材料的相对含量对蛋白质部分的壳与LF的增长。在高于~150的LF下，脱铁铁蛋白壳经历结构变化，这强烈指示壳稳定性受氧化铁存在影响的事实。
2017-01-30 cond-mat.soft physics.bio-ph
Lattice nano-ripples revealed in peptide microcrystals by scanning electron nanodiffraction
当依赖于整个晶体测量时，跨蛋白质晶体的子区域的晶格结构的变化是具有挑战性的。由于这一困难，从蛋白质微米和纳米晶体中确定大分子结构需要假设体结晶度和域块子结构。为了评估这些假设在蛋白质纳米晶体中的保真度，我们使用纳米聚焦电子束在低温保存的三维肽晶体的微米尺寸区域上映射晶格结构。这种方法产生的衍射来自晶体中的1,500个分子，对晶体厚度和三维晶格取向敏感。从整个晶体的衍射图案的无监督分类重建的实空间地图揭示了在20 nm尺度上的晶体有序/无序和三维晶格重取向的区域。在微米级大分子晶体中观察到的晶格纳米波纹提供了对其可塑性的直接看法。了解这些特征是理解晶体大分子自组装和提高从单晶或系列晶体衍射确定蛋白质纳米和微晶结构的第一步。
2018-10-03 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft q-bio.BM
The interplay between membrane viscosity and ligand-binding receptor kinetics in lipid bilayers
本研究通过引入依赖于应变水平的黏度构建脂质双层黏弹性本构模型，揭示了膜黏度与配体结合受体动力学的相互作用，为脂质筏活性及细胞力学信号传导提供了新见解。
2024-09-24 cond-mat.soft physics.bio-ph
Liquid-Liquid Phase Separation in a Minimal Explicit-Solvent Lattice Model Mimicking Protein Solutions
Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Tirupati（印度科学教育研究所特里帕蒂分校）
采用含淬火无序的显式溶剂最小统计力学模型，研究蛋白质-溶剂和蛋白质-拥挤剂相互作用如何影响凝聚体的相行为与形态。
2026-05-25 cond-mat.soft
Glassy dynamics of a model of bacterial cytoplasm with metabolic activities
最近的实验表明，当它们的代谢受到抑制时，细胞色素变成玻璃状，而它们在生活状态下保持流动性。这种主动流化的机制尚不清楚，特别是对于细菌细胞质，因为它们缺乏可以引起定向运动的传统马达蛋白。我们介绍了一个模型的细菌细胞质集中在蛋白质的构象变化的影响，由于代谢。在该模型中，蛋白质被视为热搅拌下的颗粒，构象变化被视为颗粒体积的变化。模拟显示，体积的微小变化使玻璃态流化，伴随着脆性的变化，如实验所观察到的。
2019-04-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Thermodynamic competition between membrane protein oligomeric states
蛋白质单体自组装成不同的膜蛋白寡聚体提供了膜蛋白分子结构多样性和由此产生的生物学功能的一般机制。我们开发了一个通用的物理框架，描述不同的寡聚状态的膜蛋白之间的热力学竞争。使用大电导的机械敏感通道作为模型系统，我们展示了膜蛋白的主要寡聚状态是如何从细胞膜中蛋白质浓度的相互作用、蛋白质诱导的脂质双层变形和直接单体-单体相互作用中出现的。我们的研究结果表明，通过控制膜蛋白寡聚状态的蛋白质功能的调节的一般物理机制和原则。
2016-11-28 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Frequency-control of protein translocation across an oscillating nanopore
利用一种简化了链和孔几何结构的唯象粗粒度计算模型研究了脂质结合蛋白（LBP）的易位。我们通过分子动力学研究了在纳米孔存在下运输和展开之间的相互作用，纳米孔的截面以频率ω在时间上周期性振荡，这种运动通常被称为径向呼吸模式（RBM）。我们发现，当LPB被机械地拉入振动的纳米孔中时，其表现出在某些频率范围内被加速的移位动力学，并且显示出与孔动力学的频率锁定。孔振动的主要作用是抑制易位动力学的失速事件，因此，适当的频率调谐允许整个运输过程的正则化和控制。最后，模拟结果的解释是很容易实现诉诸基本驱动扩散过程的第一通道理论。
2018-04-17 cond-mat.soft
Structural evolution of protein-biofilms: Simulations and Experiments
生物膜形成的控制是一个具有挑战性的目标，在许多方面尚未达到。一个是范德华力的作用，另一个是吸附和被吸附的生物分子之间相互作用的重要性（“临界拥挤”）。在这里，结合实验和理论的方法，从根本上探讨这两个方面。以溶菌酶、α-淀粉酶和牛血清白蛋白（BSA）为模型蛋白，研究了吸附动力学。使用复合基材，使得能够分离短程力和长程力。虽然通常被忽视，实验证据给出了范德华力的影响，蛋白质吸附所揭示的原位椭圆偏振。三种蛋白质被选择为它们不同的构象稳定性，以研究构象变化对吸附动力学的影响。蒙特卡罗模拟被用来开发这些实验结果的模型，通过假设一个内部的自由度来表示构象变化。模拟还提供了吸附位点分布的数据。通过原位原子力显微镜，我们还可以通过实验测试这种分布，这为研究吸附蛋白质之间的相互作用提供了可能性。
2010-05-11 cond-mat.soft
Mesoscale heterogeneity in protein hydrogels induced by dynamic unfolding and post-gelation rearrangements
School of Physics and Astronomy, University of Leeds（利兹大学物理与天文学院）；School of Computer Science, University of Leeds（利兹大学计算机科学学院）
本研究通过粗粒化模型揭示化学交联蛋白质水凝胶中动态解折叠与凝胶后重排如何产生介观异质性，为设计新型生物材料提供预测性理解。
2026-09-23 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
Water at interface with proteins
水对蛋白质的活性是必不可少的。然而，水的性质对蛋白质行为的影响只被部分理解。最近，一些实验研究了水化水的动力学和蛋白质的动力学之间的关系。这些作品产生了大量的数据，其解释有争议。新的实验测量了低温下蛋白质表面水的动力学，发现了一种可能与蛋白质活性（蛋白质玻璃化转变）的减缓和停止有关的质变（交叉），这可能与低温下有机材料的安全保存有关。为了更好地理解实验数据，讨论了几种情况。在这里，我们回顾这些实验，并讨论它们的解释与水的异常性质。我们总结了过冷水在界面处的热力学和动力学的结果。我们还考虑了水对蛋白质稳定性的影响，通过蒙特卡罗模拟和理论计算，在理解的方向上迈出了一步，水协同性和氢键界面强化的相互作用如何影响蛋白质冷变性。
2010-12-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
Architecture and Function of Mechanosensitive Membrane Protein Lattices
实验表明，膜蛋白可以形成具有规则的平移和定向蛋白质排列的二维簇，这可能允许细胞调节蛋白质功能。然而，产生超分子组织和集体功能的膜蛋白的物理机制仍然在很大程度上未知。在这里，我们表明，双层介导的膜蛋白之间的弹性相互作用可以产生规则和独特的蛋白质簇的晶格结构，并可能提供晶格结构和晶格功能之间的联系。以大电导机械敏感通道（MscL）为模型系统，得到了MscL的形状与超分子结构之间的关系。我们预测，在以前的结构研究中观察到的四聚体和五聚体MscL对称性产生不同的晶格结构的MscL集群，反过来，这些不同的MscL晶格结构产生不同的晶格激活障碍。我们的结果表明了连接蛋白质对称性、膜蛋白簇的晶格结构和膜蛋白晶格的集体功能的一般物理机制。
2016-11-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
The interplay between phase-separation and gene-enhancer communication: a theoretical study
本文研究了在染色质纤维的特定位点上相互作用的蛋白质系统中发生的相分离。这是通过广泛的分子动力学模拟的一个简单的聚合物模型，其中包括相互作用的球形粒子的调节蛋白质。我们的兴趣特别集中在相分离在形成分子聚集体中所起的作用，这些分子聚集体可以沿着DNA连接远端调控元件，如基因启动子和增强子。我们发现，由于结合分子和染色质之间的相互作用，系统的整体平衡态可以导致，在适当的条件下，取决于分子浓度，分子-分子和分子-DNA相互作用，形成相分离的分子团簇，允许调节位点之间的强大的接触。反之亦然，调节位点的存在可以促进相分离过程。不同的动力学制度可以产生增强子-促进剂接触，无论是通过在结合位点的簇成核或通过批量自发形成的介导簇，结合位点被连续吸引。这样的过程可以解释实验的活细胞成像数据测量监管网站之间的距离在时间的可能性也进行了讨论。
2020-10-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Lattice models for protein organization throughout thylakoid membrane stacks
光合作用膜中的蛋白质可以组织成跨越膜横向尺寸的图案阵列。在膜堆叠的不同层中的蛋白质之间的吸引力可以在这种排序中发挥关键作用，正如显微镜和荧光光谱所表明的那样，并通过粗粒度模型的计算机模拟来证明。然而，类囊体膜的结构也提供了层间相互作用的机会，而不是不利于有序排列的高蛋白质密度。在这里，我们探讨这些相反的驱动力之间的相互作用，特别是相变，出现在堆叠类囊体膜盘的周期性几何形状。我们提出了一个晶格模型，大致占蛋白质的吸引力在一个层和整个基质间隙，空间排斥整个内腔间隙，和调节蛋白质密度与基质laminate交换。平均场分析和计算机模拟揭示了这个简单模型的丰富的相行为，其特征在于在化学势的高和低极端处被破坏的对称性条纹相。由此产生的敏感性的微观蛋白质排列类囊体的中尺度垂直结构提出了有趣的可能性调节光合功能。
2020-09-08 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.SC
Phase separation and protein partitioning in compartmentalized cell-free expression reactions
液-液相分离（LLPS）对于在细胞大小的空间中控制从基因表达到蛋白质降解的广泛反应是重要的。为了更好地理解这种相分离结构与蛋白质合成的兼容性，我们研究了无细胞转录-翻译（TXTL）反应中的紧急LLPS。当由许多蛋白质组成的TXTL反应被浓缩时，均匀混合的状态变得不稳定，并且自发地形成无膜相。当TXTL反应被封闭在油包水乳液液滴中时，诱导这种LLPS液滴形成，其中水从表面蒸发。当乳液液滴收缩时，较小的LLPS液滴出现在乳液液滴内，并合并成大的相分离结构域，该相分离结构域划分合成的报告蛋白的定位。PEG在TXTL反应中的存在不仅对于通用的无细胞蛋白质合成很重要，而且对于能够进行蛋白质分配的两个大结构域的形成也很重要。我们的研究结果可能揭示了LLPS形成和无细胞蛋白质合成对合成细胞器的建设的动态相互作用。
2021-09-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Charge fluctuation effects on the shape of flexible polyampholytes with applications to Intrinsically disordered proteins
无规聚两性电解质（PA）含有沿聚合物链随机分布的带正电荷和带负电荷的单体。假设电荷之间的相互作用由德拜-休克尔势给出。我们发现，PA的大小是由静电相互作用之间的相互作用，引起的静电（PE）的效果，由于每个单体的净电荷（$σ$），和一个有效的吸引PA相互作用，由于电荷波动，$δσ$。当PA效应很重要时（${\frac{δσ}σ} > 1$），这些项之间的相互作用引起回转半径$R_g$对德拜长度倒数$κ$的非单调依赖性。在相反的极限下，$R_g$随着$κ$的增加而单调减少。PA链的模拟，使用带电珠弹簧模型，进一步证实了我们的理论预测。模拟明确表明，构象异质性表现在序列之间具有相同的PA参数。一个明确的含义是，PA序列的相位，并通过推理IDP，不能仅使用裸PA参数（$σ$和$δσ$）来确定。该理论用于计算$N$上$R_g$的变化，即一组内含子紊乱蛋白（IDP）的残基数量。对于$N$在24到441之间的某类IDP，尺寸随着$R_g \sim N^{0.6}$而增长，这与小角X射线散射（SAXS）实验的数据一致。
2018-06-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Folding and escape of nascent proteins at ribosomal exit tunnel
我们研究翻译后折叠和逃逸的两个小的单域蛋白质在核糖体出口隧道之间的相互作用，通过使用朗之万动力学与粗粒度模型。结果表明，在温度较低或接近的温度最快的折叠，折叠进行伴随着逃逸过程，导致矢量折叠和增强新生蛋白质的可折叠性。然而，随着温度的升高，这两个过程之间的共存性恶化。我们的折叠模拟以及自由能计算，通过使用伞采样表明，在低温下，折叠在隧道遵循一个或两个特定的途径没有动力学陷阱。它示出的逃逸时间可以映射到一个一维扩散模型与两个不同的制度的温度以上和以下的折叠转变温度。氨基酸与隧道壁上的吸引位点之间的吸引相互作用导致蛋白质沿逃逸路线的自由能垒。有人建议，这种障碍减缓逃逸过程，从而促进正确的折叠释放的新生蛋白质。
2016-02-18 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Coupling of Lipid Phase Behavior and Protein Oligomerization in a Lattice Model of Raft Membranes
Ben Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）
研究探讨了脂质相行为与蛋白质寡聚化之间的耦合机制，通过晶格蒙特卡罗模型分析蛋白质-脂质相互作用与蛋白质-蛋白质相互作用的平衡对膜蛋白寡聚化的影响。
2026-05-20 cond-mat.soft physics.bio-ph
Theoretical Perspectives on Protein Folding
了解单体蛋白在体外条件下如何折叠对于描述它们在细胞环境中的功能至关重要。在理论和实验方面的重大进展已经导致了一个概念框架来描述球状蛋白质的折叠机制。实验数据和理论方法揭示了蛋白质的多面性。蛋白质表现出仅使用氨基酸残基的数目（N）和聚合物概念就可以确定的普遍特征。蛋白质在变性和折叠状态下的大小、折叠转变的协同性、残基水平上的解链温度的分散性以及折叠的时间尺度在很大程度上由N决定。有限N的后果，特别是对如何个别残基顺序折叠取决于折叠状态的拓扑结构。这种复杂的细节可以使用分子转移模型来预测，该模型将模拟与蛋白质构件从水到所需浓度的变性剂的测量转移自由能相结合。通过观察一个分子折叠的时间，使用单分子的方法，理论上预期的异质性的折叠路线的有效性，和N-依赖的时间尺度的三个阶段的方法，以天然状态已经建立。尽管理论的成功，其中只有几个例子记录在这里，我们得出结论，还有很多工作要做，以解决“蛋白质折叠问题”在最广泛的意义。
2010-07-18 cond-mat.soft q-bio.BM
Simple Two-State Protein Folding Kinetics Requires Near-Levinthal Thermodynamic Cooperativity
简单的两态折叠动力学的许多小的单结构域蛋白质的特征在于与平衡热力学的两态描述一致的线性折叠和展开臂的人字形图。这种现象在此被认为是一种重要的杂聚物特性，能够为蛋白质能量学提供基本的见解。许多现有的蛋白质链模型，包括常见的晶格模型和连续体模型与明确的天然偏见，未能再现这种通用的蛋白质性质。在这里，我们表明，简单的双态动力学是可从模型与核心埋葬和当地的构象倾向或额外的强烈有利的能量为本地结构之间的相互作用。这些预测表明，真正的双态蛋白质的分子内识别比常见的Gō-like结构具有成对加性能量所设想的更具特异性。在本动力学两态模型中的多体相互作用导致高的热力学协同性，如通过它们的范特霍夫量热焓比所测量的，这意味着天然和变性的构象种群在焓中被很好地分离，由高的自由能垒。与实验相一致，本模型与额外的本地可折叠性之间的比较表明，在给定的相互作用强度，其折叠速率随本地接触顺序的增加而降低，尽管依赖性弱于真实蛋白质中的相应趋势。实验上观察到，折叠时偏离阿克里乌斯行为的情况往往比展开时严重。这种不对称性可以通过一个...
2003-07-16 cond-mat.soft q-bio
Towards A Consistent Modeling Of Protein Thermodynamic And Kinetic Cooperativity: How Applicable Is The Transition State Picture To Folding and Unfolding?
小球蛋白的折叠/展开动力学的一般特征在多大程度上是由它们的热力学性质决定的？为了解决这个问题，我们研究了一个新的简化的蛋白质链模型，体现了当地的构象偏好和疏水埋葬之间的相互作用。目前的四螺旋束55聚体模型表现出类似蛋白质的量热两态协同性。它合理化自然状态氢交换观测。我们的分析表明，一个连贯的，自洽的物理帐户的热力学和动力学性质的模型自然会导致一个原生状态合奏，包括相当大的构象波动的概念。这样的多构象天然状态被认为涉及构象状态类似于天然状态氢交换所揭示的那些。这些构象状态中的许多被预测为低于通常用于解释量热数据的天然基线。折叠和展开动力学研究的范围内链相互作用的强度，如在实验的人字形图。动力学确定的过渡中点与热力学对应物匹配良好。动力学弛豫被发现基本上是单指数模型的相互作用强度的扩展范围。这包括整个展开政权和折叠政权的重要组成部分，...
2002-01-08 cond-mat.soft q-bio
Interplay between membrane elasticity and active cytoskeleton forces regulates the aggregation dynamics of the immunological synapse
T细胞和抗原呈递细胞之间的粘附通过TCR-pMHC和LFA 1-ICAM 1蛋白复合物实现。这些分离形成一种特殊的模式，称为免疫突触（IS），由TCR-pMHC键的中心准环状结构域组成，周围是LFA 1-ICAM 1复合物的外周结构域。从成像研究中获得的见解得出的结论是，IS中中央粘附结构域的形成是由主动（ATP驱动）机制驱动的。然而，最近的研究表明，被动（热力学）机制也可能在这一过程中发挥重要作用。在这里，我们提出了一个简单的物理模型，考虑到膜介导的TCR-pMHC键之间的热力学吸引力和有效的力量，他们的经验，由于ATP驱动的肌动蛋白逆行流动和动力蛋白马达蛋白的运输。蒙特卡罗模拟的模型表现出良好的时空协议与实验观察到的模式演变的TCR-pMHC微团簇。当其中一个聚合机制“静音”时，协议就失去了，这有助于确定过程中各自的角色。我们的结论是，肌动蛋白逆行流驱动的TCR-pMHC债券的向心运动，而膜介导的相互作用，促进微簇的形成和增长。在没有动力蛋白马达的情况下，系统演变成环形图案，这突出了动力蛋白马达在最终同心图案形成中的作用。被动机制和主动机制之间的相互作用调节积累过程的速率，在没有被动机制和主动机制的情况下，积累过程要么进行得太快，要么进行得太慢。
2017-08-15 cond-mat.soft physics.bio-ph
Active Gaussian Network Model: a non-equilibrium description of protein fluctuations and allosteric behavior
本研究提出了活性高斯网络模型，通过引入非热效应描述非平衡条件下的蛋白质动力学，揭示了非热涨落对变构通信的关键影响。
2025-05-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Multiple scales and phases in discrete chains with application to folded proteins
手性杂聚物如较大的球状蛋白质可以同时支持多个长度尺度。不同尺度之间的相互作用带来了构象的多样性，并决定了能量景观的结构。多尺度也产生了复杂的动力学，在蛋白质的情况下，它维持着生命。然而，到目前为止，还没有明确的理解，如何区分决定复杂蛋白质结构和动力学的各种尺度。在这里，我们提出了一个系统的方法来确定的尺度手性杂聚物，如蛋白质。为此，我们引入了一种新的序参量，它不仅揭示了尺度，而且还探测了相结构。特别是，我们认为，手性杂聚物可以同时显示几个不同的阶段的性状，视乎它被仔细检查的长度尺度。我们的方法建立在Kadanoff的块自旋变换的变体上，我们将其用于粗粒分段线性链，例如蛋白质的C $α$主链。我们推导出解析，然后验证数值的序参量可以显示的一些属性。我们演示了如何，在蛋白质数据库中的晶体蛋白质结构的情况下，序参量揭示了存在不同的长度尺度，我们提出，必须存在的规模，阶段和折叠途径的复杂性之间的关系。
2017-05-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Energy Transfer in molecular devices
蛋白质机器通常表现出不同位点之间的长程相互作用，以实现其生物学任务。我们研究和表征了蛋白质器件中的非线性能量局域化和能量传递的基本机制。通过研究两种不同的模型蛋白质机器，具有不同的生物功能，我们表明，真正的非线性现象是负责不同的机器网站之间的能量传输参与的生物功能。从能量的角度来看，能量转移是非常有效的：通过改变最初提供给模型设备的能量，我们确定了一个明确定义的能量范围，其中能量传输发生的时间是最小的，转移的能量是最大的。此外，通过引入一个隐式溶剂，我们表明，能量是本地化的蛋白质结构的内部残基，从而最大限度地减少耗散。
2014-10-09 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Kinetics of double stranded DNA overstretching revealed by 0.5-2 pN force steps
对双链DNA构象可塑性的详细描述是理解蛋白质-DNA相互作用的必要框架。然而，到目前为止，从ds-DNA的基本构象（B状态）到1.7倍长和部分解绕构象（S状态）的转变的结构和动力学尚未被定义。在此，使用双激光光镊以前所未有的分辨率测量了双链噬菌体的ds-DNA的力-延伸关系，该双激光光镊可以施加0.5-2 pN（25 C）的毫秒力阶跃。这种方法揭示了双链DNA中间态之间的过渡动力学，并揭示了单一反应步骤的速率常数的负载依赖性。DNA过度拉伸跃迁本质上是一个由5.85 nm台阶组成的两态反应，表明约25个碱基对的协同性。这种机制将单一反应的自由能增加到~94 kBT，解释了DNA基本构象的稳定性，并解释了平衡时力-延伸关系中没有滞后现象。对双链DNA的B-S跃迁的动力学和能量学的新描述提高了我们对S态在DNA-蛋白质机器的力学和酶学之间相互作用中的生物学作用的理解。
2011-03-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Bidirectional motion of filaments: Role of motor proteins and passive cross linkers
在真核细胞中，马达蛋白（MP）与细胞骨架丝结合并沿其定向运动，产生主动应激。在细胞分裂过程中，一种纺锤体结构的重叠反平行微管（MT）的形式，其稳定性和动力学的影响下的MPs已被广泛研究。尽管已知被动交联剂（PCL）为丝状网络提供结构稳定性，但MP的ATP依赖性主动力和PCL对MT重叠的被动熵力之间的相互作用的后果仍然在很大程度上未被探索。在这里，我们制定和表征的模型来研究这一点，使用线性稳定性分析和数值积分。在PCL的存在下，我们发现动态相变与变化的活动表现出制度的稳定部分重叠或没有振荡，不稳定的完全重叠，和稳定的极限环振荡，出现通过超临界Hopf分叉，其特征在于由MP和PCL参数确定的振荡频率。我们发现，重叠动力学和稳定性的关键取决于是否重叠对的两个MT是可移动的或一个是固定的，在体内和体外研究具有潜在的影响。
2017-06-04 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
