Kink solitons in DNA
在这里，我们研究人工同质DNA链依赖于平面基旋转模型的非线性动力学。结果表明，这种动力学可以表现出sine-Gordon类型的扭结和反扭结孤立子。在这方面，我们提出了可能的实验分析的基础上单分子显微操作技术。这些实验的目的是激发旋转波，并确定它们沿着激发的DNA的速度。我们建议，这些实验应进行的情况下，双链（DS）或单链（SS）DNA。一个关键问题是比较旋转波的相应速度，以表明哪一个更大。这些速度的比率似乎与所考虑的DNA链内的氢键和共价键相互作用的比率的模型参数的符号有关。
2012-05-30 physics.bio-ph
Dynamical phase transition of a periodically driven DNA
复制和转录是生命系统中的两个重要过程。为了执行这样的过程，各种蛋白质以交错的方式远离平衡地工作。受此启发，在非平衡条件下的周期性驱动下的DNA解压缩过程中的滞后方面进行了研究。提出了一个驱动DNA的稳态相图，这是实验验证。作为一个两态系统，我们还比较了DNA和Ising磁体在非对称变化的磁场下的结果。
2013-02-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Statistical Mechanics of DNA unzipping under periodic force: Scaling behavior of hysteresis loop
基于两个相互作用的聚合物的DNA的一个简单的模型已被用来研究双链DNA受到周期性的力的解压缩。我们提出了一个动态的过渡，在不改变生理条件下，有可能通过改变施加力的频率将DNA从压缩/解压状态带到一个新的动态（滞后）状态。我们的研究表明，磁滞回线的面积增长与各向同性自旋系统的指数相同。这些指数在力谱实验中得到验证。
2013-05-16 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Modeling Bacterial DNA: Simulation of Self-avoiding Supercoiled Worm-Like Chains Including Structural Transitions of the Helix
在超螺旋约束下，裸露的DNA，如大部分细菌DNA，折叠成称为plectonemes的编织结构。双螺旋也可以经历局部结构转变，导致变性气泡和其他替代结构的形成。已经开发了各种聚合物模型来捕获这些特性，其中Monte-Carlo（MC）方法专用于推断热力学特性。在本章中，我们将解释如何执行这样的蒙特卡罗模拟，以下两个目标。一方面，我们提出了自回避超螺旋蠕虫样链（ssWLC）模型，这是已知的捕捉超螺旋DNA的折叠特性，并提供了一个标准的MC模拟方法的详细解释。另一方面，我们解释了如何扩展这个ssWLC模型，包括螺旋结构的转变。
2017-08-07 physics.bio-ph q-bio.BM
Single-molecule stretching experiments of flexible (wormlike) chain molecules in different ensembles: Theory and a potential application of finite chain length effects to nick-counting in DNA
我们提出了一种形式主义推导力的延伸和延伸力的关系，柔性链分子的径向分布函数的解析表达式，这提供了洞察控制的渐近行为和有限的链长校正的因素。特别是，我们应用这种形式主义，我们以前开发的插值公式的蠕虫状链端到端的距离分布。由此产生的表达式的渐近极限的无限链长是类似的质量的数值评估Marko的和Siggia的变分理论和更精确的插值公式。数值数据的比较表明，我们的有限链长修正的解析表达式是类似的质量。作为我们的研究结果的应用，我们讨论了推断的可能性，在单分子拉伸实验中的双链DNA分子中的切口的数量的变化，从伴随的有效链长的变化。
2020-09-07 cond-mat.soft physics.bio-ph
The Worm-Like Chain Theory And Bending Of Short DNA
将全原子分子动力学模拟得到的双螺旋DNA弯曲角的概率分布与理论预测进行了比较。计算的分布显着同意蠕虫状链理论的双螺旋的一个螺旋圈和更长的时间，和定性不同的半弹性链模型的预测。计算的数据在短DNA的表观柔性中仅表现出小的异常，并且不能解释最近报道的AFM数据（Wiggins等人，Nature nanotechnology 1，137（2006））。目前的原子论DNA模型可能忽略了DNA在中等长度尺度上弯曲的一些基本机制。弯曲的DNA结构的分析表明，然而，弯曲运动是结构上的异质性和方向各向异性的中间长度尺度的实验异常被检测到。这些效应对于解释实验数据是必不可少的，它们也可能是造成明显差异的原因。
2007-04-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Twist/Writhe Partitioning in a Coarse-Grained DNA Minicircle Model
在这里，我们提出了一个系统的研究在不同的连接数下的DNA微环的超螺旋形成的分子动力学模拟的两珠粗粒模型。我们的模型设计的目的是模拟长链，而不牺牲DNA分子的特征结构特性，如其螺旋性，骨架方向性和存在的主要和次要凹槽。模型参数直接从全原子模拟DNA低聚物通过玻尔兹曼反演提取，因此我们的结果可以解释为这些模拟目前无法访问的链长和模拟时间的外推。使用这个模型，我们测量的扭曲/扭曲分配在DNA微环，特别是它的依赖于链长和多余的连接数。我们观察到一个不对称的超螺旋过渡与实验一致。我们的研究结果表明，部分的链接数吸收的扭曲和扭动是nontrivially依赖于链长和多余的链接数。在超螺旋过渡之外，一个持久长度的链携带等量的扭曲和扭动。对于较长的链，越来越多的连接数被扭曲吸收。
2009-12-06 physics.bio-ph physics.comp-ph
First experimental tests of the Peyrard-Bishop model applied to the melting of very short DNAs
根据统计热力学理论计算了短链异质DNA在溶液中的熔解曲线，并与实验结果进行了比较。配分函数的计算基于Peyrard-Bishop哈密顿量，该哈密顿量已经被用于长DNA链解链的理论描述中。在短链的情况下，不仅需要考虑单碱基对之间氢键的断裂，而且需要考虑形成双螺旋的两条链的完全解离。
1998-02-24 physics.bio-ph q-bio
Discrete Persistent Chain Model for Protein Binding on DNA
我们描述并解决了一个离散的持久链模型的蛋白质结合的DNA，涉及一个额外的sigma_i s在一个网站i的DNA。该变量的值为1或0，这取决于该位点是否被蛋白质占据。此外，如果该位点被蛋白质占据，则会产生额外的能量消耗。对于较小的力，我们得到了力-延伸曲线和DNA上结合蛋白质的分数的解析表达式;对于较大的力，我们可以数值求解模型，得到力-延伸曲线和DNA上结合蛋白质的平均分数随力的变化.该模型可用于分析蛋白质与DNA结合的实验力延伸曲线，从而推断非特异性结合情况下结合蛋白质的数目。
2011-04-19 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Numerical study of linear and circular model DNA chains confined in a slit: metric and topological properties
利用先进的蒙特卡罗模拟研究了纳米缝约束对模型DNA链的度规和拓扑性质的影响。我们考虑线性和环状链的轮廓长度在1.2- 4.8 $μ$ m的范围和狭缝宽度连续跨越50- 1250 nm的范围。由de Gennes的斑点模型预测的度量缩放被示出为线性和环状DNA保持到最强的限制水平。更值得注意的是，环状DNA分子的拓扑性质与三维限制相比有两个主要差异。首先，整体打结概率是非单调的增加限制，可以大大提高或抑制相比，散装的情况下，通过简单地改变狭缝宽度。其次，结人口由结，是远远简单的比三维约束。结果表明，纳米狭缝可用于纳米流体装置中，以产生具有简单拓扑结构（包括未结）的DNA环，或通过结类型分离DNA环的异质集合。
2012-04-09 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Electrophoretic Capture of a DNA Chain into a Nanopore
基于我们提出的孔附近DNA电泳的公式[P.Rowghanian和A. Y. Grosberg，Phys.Rev.E87，042723（2013）]，我们将电泳DNA捕获到纳米孔中作为粒子吸收到放置在能量屏障顶部的汇的稳态过程。我们的模型将之前观察到的扩散限制和势垒限制机制再现为粒子吸收过程的两个不同限制并匹配数据，表明对于非常大的DNA分子，捕获率随着DNA长度的增长比之前的模型更慢，激发了更多超出当前电场和DNA长度范围的实验。在中等强度的弱电场下，我们的模型预测了不同的效果，指出捕获率的DNA长度依赖性首先随着电场的减小而消失，并最终逆转为$N$的下降趋势。
2013-06-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Excited state dynamics in DNA double helices
最近的超快实验表明，链内碱基堆积而不是碱基配对介导了DNA链中光激发物质的命运和运输。本文采用$SU(2)\otimes SU(2)$晶格模型，结合链内和链间电子相互作用，研究了位于B型DNA poly（dA）. poly（dT）双链体腺苷或胸苷侧的初始激子态的量子力学演化。我们的计算表明，超过几百飞秒，腺苷激子仍然是一个有凝聚力的激子波包上的腺苷侧链的胸苷激子迅速分解成移动的电子/空穴对沿胸苷侧的链。在这两种情况下，在我们计算的时间尺度上，几乎没有转移到另一条链。我们将这些动力学的差异归因于沿着胸苷链的空穴与电子迁移率的大约4：1的比率。
2006-06-14 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
Mechanisms of DNA separation in entropic trap arrays: A Brownian dynamics simulation
使用布朗动力学模拟，我们研究了迁移的带电长链的电泳微通道器件组成的一个阵列的微观熵陷阱交替深区域和狭窄的收缩。最近，Han等人设计并制造了这种装置，用于分离DNA分子（Science，2000）。我们的模拟再现了实验观察到的迁移率随着DNA的长度而增加。通过详细的数据分析可以确定这种行为的原因。两种不同的机制有助于减缓较短的链。其中一个已经由Han等人描述过：链在收缩部的入口处被延迟，并且以随链长增加的速率逃逸。另一个，实际上是第一次报道的主导机制：一些链从它们的主要路径扩散到盒子的角落，在那里它们被困了很长一段时间。发生这种情况的概率随着扩散常数的增加而增加，即，链长的倒数。
2004-05-28 physics.bio-ph q-bio.QM
Correlated local bending of DNA double helix and its effect on the cyclization of short DNA fragments
我们报告了DNA柔性的理论研究，并定量预测了环闭合概率作为DNA轮廓长度的函数。最近的实验研究表明，短DNA片段的柔性（与DNA l_P~150个碱基对的持久长度相比）不能用传统的蠕虫状链（WLC）模型来描述，例如，观察到的环闭合概率比预测的要高得多。为了解释这些现象，我们研究了DNA的柔性，并明确考虑了一个新的长度尺度l_D~10碱基对，在这个尺度上DNA的局部弯曲角是相关的。在这个相关蠕虫链（C-WLC）模型中，一个有限长度的校正项解析推导和持久长度被发现是轮廓长度依赖。虽然我们的模型简化为传统的蠕虫状链模型时，处理长DNA的长度尺度远大于1_P，它预测，DNA变得更灵活，在较短的尺寸，这有助于解释最近的环化测量的短DNA片段约100个碱基对。
2013-09-29 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Unfolding kinetics of periodic DNA hairpins
具有周期性碱基序列的DNA发夹分子可以预期表现出规则的粗粒度自由能景观（FEL）作为开放碱基对的数量和施加的机械力的函数。使用一个常用的模型，我们首先分析的序列类型的一个特别简单的景观结构预测，其中部分未折叠状态之间的向前和向后的能量障碍线性下降的力量。随后用动力学蒙特卡罗模拟生成了这种分子与简单自由电子激光的随机展开轨迹。引入可以从这些轨迹采样的概率，它示出了如何表征自由电子激光的参数可以估计。已经有300个轨迹，通常在实验中产生的，提供忠实的结果的自由电子激光参数。
2013-12-15 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Wire and extended ladder model predict THz oscillations in DNA monomers, dimers and trimers
我们称\textit{monomer}为B-DNA碱基对，并研究了\textit{monomers}、\textit{dimers}和\textit{trimers}中的电子或空穴振荡。我们采用两种紧密结合（TB）方法：（I）在碱基对水平，使用碱基对的在位能量和连续碱基对之间的跳跃参数，即\textit{a wire model}，和（II）在单碱基水平，使用碱基的在位能量和相邻碱基之间的跳跃参数，特别是（a）在同一链中的两个连续碱基之间，（b）限定碱基对的互补碱基，和（c）连续碱基对的对角定位碱基，即\textit{an extended ladder model}，因为它也包括对角跳跃（c）。对于\textit{monomers}，与TB II，我们预测周期性载波振荡频率$f \approx$ 50-550太赫兹。对于\textit{dimers}，用TB I，我们预测了$f \approx$ 0.25-100 THz的周期性载波振荡。对于\textit{trimers made of identical monomers}，与TB I，我们预测周期性载波振荡与$f \approx$ 0.5-33太赫兹。在其他情况下，无论是TB I还是TB II，振荡可能不是严格的周期性的，但傅立叶分析显示出类似的频率内容。对于二聚体和三聚体，TB I和TB II成功地进行了比较，给出了振荡的…
2016-10-12 physics.bio-ph
General criterion for controllable conformational transitions of single and double stranded DNA
溶液中的链状大分子，无论是生物的还是合成的，在温度或溶剂性质改变时从空间延伸构象转变为紧凑构象。这种急剧的转变在各种现象中起着关键作用，包括DNA缩合、蛋白质折叠和聚合物溶液的行为。在生物过程中，如DNA缩合，崩溃是敏感地诱导少量添加的分子。在这里，我们推导出一个一般标准的影响，这样的代理商的构象转变。我们发现两种不同的情况下，取决于链刚度。如果持续长度--链保持其方向的特征距离--小于由代理诱导的吸引相关性的范围（通常高达几纳米），则链逐渐收缩。较硬的链条会发生急剧的崩溃。因此，我们认为，双链DNA的刚性增强相比，单链是一个先决条件，尖锐的，可控的构象转变。
2001-09-13 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Comment on "A generalized Langevin formalism of complete DNA melting transition"
我们表明，计算的DNA变性曲线有限（Peyrard-Bishop-Dauxois（PBD）链本质上是不确定的。
2009-02-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
Theory of High-Force DNA Stretching and Overstretching
单链和双链DNA的单分子实验引发了人们对聚合物力延伸的新兴趣。可扩展的自由连接链（FJC）模型经常被用来解释观察到的单链DNA的行为。我们证明，这个模型不能令人满意地描述最近的高力拉伸数据。相反，我们提出了一个模型（离散持久链，或“DPC”），该模型借用了FJC和Wormlike Chain的特征，并表明它与数据更相似。我们发现，以前归因于拉伸弹性的大部分高力行为实际上是校正熵弹性的一个特征;单链DNA的真实拉伸顺应性比以前的作者发现的小几倍。接下来，我们阐述我们的模型，允许共存的两种构象状态的DNA，每个都有自己的拉伸和弯曲弹性常数。我们的模型在计算上是简单的，并提供了一个很好的适合通过整个过度拉伸过渡的切口，双链DNA。拟合给出了拉伸状态的弹性常数的第一个值。特别地，我们发现DNA在这种状态下的有效弯曲刚度约为10 nm*kbt，这一值与B型或单链DNA完全不同
2002-06-27 physics.bio-ph q-bio.BM
Mesoscopic Model for Free Energy Landscape Analysis of DNA sequences
提出了一个介观模型，它允许我们识别和量化的DNA序列中的结合位点的强度。该模型是基于Peyrard-Bishop-Dauxois模型的DNA链耦合到一个布朗粒子，探讨了序列相互作用更重要的是开放的碱基对的DNA链。我们将该模型应用于不同生物体的启动子序列。这些启动子的自由能景观显示出与其生物学行为密切相关的复杂结构。所使用的分析方法能够量化基因组序列内位点的自由能差异。
2012-08-20 physics.bio-ph q-bio.BM
Synthesis of DNA Templated Tri-functional Electrically Conducting, Optical and Magnetic nanochain of Nicore-Aushell for Bio-device
本文讨论了导电、光学和磁性三功能Nicore-Aushell纳米链的合成。我们的研究表明，这种以链状形式附着生物分子DNA的材料在医疗仪器和生物计算机器件方面具有很大的潜力。
2008-12-31 cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph physics.med-ph
A polymer model of bacterial supercoiled DNA including structural transitions of the double helix
DNA超螺旋（DNA supercoiling）是参与细菌基因组压缩和使基因组序列呈现多种结构形式的关键物理机制。DNA超螺旋可能导致形成编织的超结构（plectonemes），或者它可能局部破坏典型的B-DNA以产生变性气泡，左手Z-DNA和其他功能替代形式。这些结构的相对分数的预测一直是有限的，因为缺乏预测的聚合物模型，可以捕捉长DNA分子的多尺度特性。在这项工作中，我们解决这个问题，通过扩展的自我避免棒状链模型的DNA，使每个网站的链分配有一个额外的结构自由度，反映DNA形式的变化。该模型的有效模拟揭示了它的相关性，以捕捉多尺度性能的长链（这里高达21 kb）磁镊实验报告。控制良好的近似进一步导致准确的分析估计的热力学性质在高的力制度，提供，结合实验，一个简单的，但强大的框架来推断描述替代形式的物理参数。在这方面，使用模拟数据，我们发现，在2 pN以上的力的延伸曲线可能会导致，单独，错误的参数估计的欠确定问题的后果。因此，我们根据这些发现重新审视了已发表的数据，并讨论了先前提出的变性和左手DNA形式的参数集的相关性。总之，我们的工作为细菌DNA的可扩展定量模型铺平了道路。
2019-04-25 physics.bio-ph q-bio.BM
Unzipping DNA by a periodic force: Hysteresis loop area and its scaling
利用Monte Carlo模拟，我们研究了双链DNA的末端受到与时间相关的频率（$ω$）和振幅（$G$）的周期性力的解压缩的滞后。对于静态力，即，在$ω\to 0$中，DNA处于平衡状态，没有滞后。在增加$ω$时，滞后回线的面积最初增加，并在频率$ω^{*}(G)$处变为最大值，该频率取决于力振幅$G$。如果频率进一步增加，我们发现，对于较低的振幅的环路面积单调减少到零，但对于较高的振幅，它有一个振荡的组成部分。随后的峰的高度降低，最后在非常高的频率下环路面积变为零。峰的数量取决于DNA的长度。我们给出了一个简单的分析，以估计在循环区域中出现的最大值和最小值的频率。我们发现，在高频区的磁滞回线的面积的比例为$1/ω$，而在低频区，它的比例为$G^α ω^β$与指数$α=1$和$β= 5/4$。指数$α$和$β$的值与先前基于小发夹的滞后报道的指数不同。
2015-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Stretching DNA in hard-wall potential channels
采用三维介观模型研究了DNA短链在封闭环境中的性质。圆柱形通道是由一个硬壁排斥势纳入系统哈密顿。宏观螺旋参数的计算执行统计平均的微观碱基对波动的合奏。平均分子伸长率，测量的端到端的距离，推导出作为一个函数的通道电位参数的均匀和异质链。整体结果表明，介观模型，与通道势项，产生一致的定量估计的拉伸和扭曲的短链。
2020-05-09 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Knotting of linear DNA in nano-slits and nano-channels: a numerical study
DNA细丝自缠结的数量和类型受到空间限制的显著影响，这在生物系统中是普遍存在的。基于纳米流体装置的单DNA分子实验的最新进展，并通过引入能够检测开链中的结的算法，我们研究了限制在纳米狭缝内的线性开放DNA链的纠缠。研究结果考虑了发生结的丰度、类型和长度，并与纳米通道内DNA的最新发现进行了比较。在这两种情况下，限制区的宽度D跨越30 nm- 1μm范围，并且被限制的DNA链为1 - 4μm长。结果表明，缝宽在70- 100 nm范围内，打结概率最大。然而，在所考虑的DNA轮廓长度上，结的最大发生率保持在20%以下，而对于通道限制，其最高为50%。进一步的纠缠的差异被看作为打结区域的平均轮廓长度的显着下降到D ~ 100 nm的沟道限制，而它保持近似恒定的狭缝状限制。这些属性应该反映在不同的动力学性质的线性DNA取决于约束，可以检测实验或利用纳米技术的应用。
2013-02-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Binding of molecules to DNA and other semiflexible polymers
本文提出了一种小分子如表面活性剂与半柔性聚合物结合的理论。假设持久长度比单体尺寸大，但比总链长小得多。这种聚合物（例如DNA）代表了柔性聚合物和刚性棒状聚合物之间的中间情况，其与小分子的关联先前已被研究过。这些链不够灵活，不能积极参与自组装，但它们的波动会诱导结合分子之间的长程吸引力相互作用。在结合显著影响局部链刚度的情况下，这些相互作用导致非常尖锐的合作缔合。这种情况与DNA与表面活性剂和紧凑蛋白如RecA的关联有关。施加在链上的外部张力被发现显着修改通过抑制波动引起的相互作用的结合。
2000-06-08 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Twist-stretch profiles of DNA chains
螺旋分子在机械载荷的作用下改变其扭曲数。我们研究了一组由介观哈密顿量模拟的短DNA分子的扭曲-拉伸关系。有限温度路径积分技术被应用于产生一个大的合奏的可能的配置的碱基对的序列。该模型还考虑了沿分子堆叠的相邻碱基对之间的弯曲和扭曲波动。模拟了广泛的扭曲构象，我们计算的螺旋结构参数平均超过合奏的碱基对配置。对于任何施加的力，该方法选择使分子的自由能最小化的平均扭转角。据发现，链通常过扭曲下施加拉伸和过扭曲是物理上相关的平均螺旋直径的收缩，即阻尼的碱基对波动。相反，假设弯曲波动的最大幅度可能会随着外部载荷而减小，则DNA分子首先在弱作用力下过度扭曲，然后在特征力值以上解扭曲。我们的研究结果进行了讨论，虽然为千碱基长的分子的实验信息。
2017-09-17 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Thermal Denaturation of Fluctuating DNA Driven by Bending Entropy
一个统计模型的均聚物DNA，耦合内部碱基对状态（未断裂或断裂）和外部的热链波动，准确地解决了使用转移核技术。推导了变性气泡分数及其相关长度对温度和DNA长度的依赖关系。当链波动被整合出来时，热变性转变自然出现，并且由断裂和未断裂链段之间的弯曲（熵主导）自由能的差异驱动。DNA的构象性质，如持续长度和均方半径，也被明确计算，导致，例如，实验观察到的热粘度转变的一个连贯的解释。
2007-08-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamical model for the full stretching curve of DNA
我们提出了一个唯象动力学模型，能够描述DNA长度随外力变化曲线的拉伸特性。至于链，该模型是基于离散蠕虫链模型与弹性修改，适当地描述了在低和中等力的伸长功能。的动力学是在一个双阱势与线性项，其中，在高的力，占窄过渡存在于DNA伸长（过度拉伸）。模拟结果与实验结果吻合较好。
2012-09-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Spatial and topological organization of DNA chains induced by gene co-localization
转录活性已被证明与真核细胞核和细菌类核中染色体的组织有关。特别是，高度转录的基因、RNA聚合酶和转录因子聚集成离散的空间焦点，称为转录工厂。然而，这些病灶的形成机制和由此产生的染色体拓扑顺序仍有待阐明。在这里，我们考虑一个基于染色体蠕虫状链模型的热力学框架，其中沿着DNA的稀疏指定位点只要在空间上靠近就能够相互作用。这是由于反复出现的证据表明，共同运作的基因之间存在物理相互作用。从这个简单的框架中得出了三个重要的结果。首先，转录焦点的形成可以被看作是相互作用位点与DNA其余部分的微相分离。在这方面，热力学分析表明，转录因子是适当的候选人介导的基因之间的物理相互作用。接下来，聚合物的数值模拟揭示了与不同拓扑有序相关联的丰富多样的相，每个相都提供了一种增加相互作用位点的局部浓度的方法。最后，数值结果表明，一维聚类和周期性的位置沿DNA的结合位点，这已被观察到在几种生物，使多个家庭的基因的空间协同定位特别有效。
2010-05-10 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.GN
Bacterial chromosome organization I: crucial role of release of topological constraints and molecular crowders
我们在以前的研究中表明，在细菌DNA轮廓的特殊点上，$3\%$交联有助于DNA聚合物以微米长度尺度组织\cite{jpcm,epl}。在这项工作中，我们研究如何释放的拓扑约束有助于组织的DNA聚合物。此外，我们表明细菌细胞质中拥挤环境诱导的链压实有助于DNA聚合物的组织。我们将DNA链建模为柔性珠-弹簧环聚合物，其中每个珠代表$1000$碱基对。交联的具体位置取自细菌的实验接触图{ \em C. crescentus}和{ \em E. coli}。我们引入不同程度的拓扑约束在我们的模型中，通过系统地改变单体珠的直径。它从可以自由发生链交叉的值变化到不允许链交叉的值。我们还研究了分子拥挤的作用，通过引入一个有效的Lennard琼斯吸引单体之间。使用蒙特卡罗模拟，我们表明拓扑约束的释放和拥挤环境对于获得聚合物的独特组织起着至关重要的作用。
2018-08-28 cond-mat.soft physics.bio-ph
Short DNA persistence length in a mesoscopic helical model
通过计算二聚体之间的平均关联函数来研究短DNA链的柔性，该函数定义了持久长度。路径积分技术已被应用到限制相空间可用于碱基对波动，并推导出配分函数。一组短链的表观持续长度已被计算为扭曲构象的函数在过扭曲和无扭曲的制度，从而平衡扭曲自由能最小化选择。所获得的值显着低于那些通常归因于千碱基长的DNA。这表明，在短的长度尺度，从大的波动效应和局部弯曲所产生的内在螺旋的灵活性，符合最近的实验迹象。螺旋解旋和持久性长度之间的相互作用已被讨论了一个异质片段的序列特异性通过非线性堆积电位的影响进行权衡。
2018-09-29 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Inferring the effective thickness of polyelectrolytes from stretching measurements at various ionic strengths: applications to DNA and RNA
借助于厚链模型，我们讨论了聚合物的拉伸响应如何受到其有限厚度所带来的自回避效应的影响。通过大量的随机模拟进行了表征的力与延伸曲线的厚链。计算结果被捕获的分析表达式，用于适应实验拉伸测量进行DNA和单链RNA（聚-U）在各种解决方案。这种策略使我们能够推断两种生物相关的聚电解质，即DNA和聚-U，不同的离子强度的表观直径。由于两种分子的柔性程度非常不同，结果提供了对表观直径如何受到（溶液依赖性）德拜屏蔽长度和聚合物“裸”厚度之间的相互作用的影响的见解。对于DNA，静电的有效半径，$Δ$的贡献，被发现是大约5倍以上的德拜屏蔽长度，与以前的理论预测一致的高度带电的刚性棒。对于更灵活的聚-U链的静电贡献$Δ$被发现是显着小于德拜屏蔽长度。
2006-01-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
DNA entropic elasticity for short molecules attached to beads
在单分子实验中，力被施加到DNA或RNA分子上，使得核酸性质和核酸-酶相互作用的重要发现成为可能。这些实验依赖于聚合物力延伸行为的模型来校准实验;通常实验使用蠕虫状链（WLC）理论用于双链DNA和RNA。这一理论与长分子的实验结果吻合得很好。最近的单分子实验使用较短的分子，其轮廓长度在1-10个持久长度的范围内。迄今为止，大多数WLC理论计算都假设分子长度为无限长，并且与较短链的实验不一致。当使用较短分子时变得重要的关键物理效应包括（i）约束分子末端处允许的波动的边界条件和（ii）聚合物所连接的珠的旋转波动，其改变分子的表观延伸。我们描述了有限蠕虫状链（FWLC）理论，它考虑到这些影响。我们表明FWLC预测偏离经典的WLC解决方案的分子轮廓长度的几倍的持久性长度。因此，FWLC将允许更准确的实验校准相对较短的分子，促进未来的发现在单分子力显微镜。
2006-01-24 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Varying the resolution of the Rouse model on temporal and spatial scales: application to multiscale modelling of DNA dynamics
作为Rouse模型的推广，本文提出了一种用于聚合物动力学的多分辨率珠-弹簧模型。描述了一种聚合物链，其使用由具有可变弹性常数的弹簧连接的可变尺寸的珠粒。提出并分析了一种可以采用不同时间步长来推进不同珠子位置的数值格式。特定珠的位置仅在与其连接弹簧相关联的时间步长的整数倍处更新。这种方法将劳斯模型扩展到空间和时间尺度上的多尺度模型，允许模拟具有高空间和时间分辨率的聚合物链的局部区域，同时使用更粗糙的建模方法来描述聚合物链的其余部分。使用Metropolis-Hastings算法开发了一种用于改变模型分辨率的方法。结果表明，这种方法保持了聚合物细丝的端到端距离和扩散的关键统计数据，并在应用于蛋白质与DNA细丝结合的模型时节省了计算。
2016-07-27 physics.bio-ph physics.comp-ph q-bio.BM
Unzipping of DNA under the influence of external fields
我们研究了Peyrard-Bishop- Dauxois模型的一个改进版本的解压缩过程的特征。我们表明，包括在现场电位的障碍允许存在稳定的域壁的解决方案之间的开放和封闭的区域的DNA链。我们分析了这种解决方案的线性稳定性，并研究其相关性的动力学行为的DNA下交流部队。
2013-12-11 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
On the length scale dependence of DNA conformational change under local perturbation
DNA分子的构象变化在多种生物过程中经常被观察到，并且已经使用具有非线性势能的强耦合振荡器链来建模。虽然已经研究了模型中构象变化的机制和性质，并开发了几种降阶模型，但作为振子链长度的函数的构象动力学相对不太清楚。为了解决这个问题，我们使用了修改的Lindstedt-Poincare方法和数值计算。我们计算模型的非零模式的频率的扰动扩展，发现近似这些模式与他们的未扰动的动力学，在以前的降阶模型，可能不会举行时，DNA模型的长度增加。我们调查的构象变化的局部扰动模型的不同长度，发现对于选定的输入和参数，有两个区域的DNA长度的模型中，第一个进行构象变化所需的最小能量随着DNA长度的增加;第二，它几乎是独立的DNA模型的长度。我们分析了这些模型中的构象变化，通过增加随机性的本地扰动，发现该系统的趋势，以保持在一个稳定的构象对随机扰动的DNA长度的增加而减少。这些结果将有助于理解DNA分子的长度在影响其构象动力学中的作用。
2020-08-06 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Organized condensation of worm-like chains
我们目前的结果相关的平衡组织的任意长度的DNA链相互作用的球形组织中心，提示DNA-组蛋白复合在核小体。我们得到一个丰富的相图，其中的包裹状态被转化为一个复杂的多叶，玫瑰花结结构的粘附能减少。玫瑰花团“融化”的统计力学可以映射成一个精确可解的一维多体问题。
1999-05-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft physics.bio-ph
Statistical mechanics of coil-hairpin transition in a single stranded DNA oligomer
建立了一个自吸引约束下的自回避行走模型，用于描述短RNA或单链DNA分子形成发夹结构时的构象行为，并通过计算N个单体组成的链在二维和三维空间中所有可能的构象来计算螺旋-发夹转变的性质.链的第一个和最后五个单体已经被允许配对并形成发夹结构的茎，而剩余的单体可以形成环。线圈-发夹转变为一级相变，具有较大的熵变。虽然发现发夹茎的解链速率与环的长度和空间的维数无关，但闭合速率随环的长度和空间的维数而变化很大。
2007-01-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
