Molecular Dynamics Studies of Sequence-directed Curvature in Bending Locus of Trypanosome Kinetoplast DNA
由规则重复的腺嘌呤束（A-tracts）在双螺旋B-DNA中诱导的宏观曲率在DNA的结构研究中起着特殊的作用，因为这种效应提供了序列特异性构象调制的最有据可查的例子。最近，一个新的假说，其物理起源已被提出，基于分子动力学模拟的结果，一个25-mer的片段与三个A-束相的螺旋螺杆。然而，它的序列在实验研究中从未遇到过，而是根据经验构建的，以便在特定的计算条件下最大限度地提高弯曲的幅度。在这里，我们报告了另一个25聚体B-DNA片段的类似调查的结果，现在有一个天然的碱基对序列中发现的一个微环DNA的弯曲位点。结果表明，静态曲率的一个相当大的幅度和稳定的方向走向小沟的A-道自发出现的条件下，不包括任何初始偏见，除了碱基对序列。这两个DNA片段的弯曲动力学的比较揭示了定性的相似性和有趣的差异。结果表明，在模拟中获得的A道诱导弯曲再现的自然现象，并验证了早期的结论，其可能的机制。
2000-04-20 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
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
Probing the elastic limit of DNA bending
细胞内的许多结构，如核小体和蛋白质介导的DNA环，都含有急剧弯曲的双链DNA。因此，强dsDNA弯曲的能量学构成了细胞热力学的重要组成部分。尽管蠕虫状链模型很好地描述了长dsDNA的热机械行为，但这种弹性行为的长度限制仍然存在争议。为了研究强dsDNA弯曲的能量学，我们使用荧光共振能量转移（FRET）测量轮廓长度为40-200 bp的小dsDNA环的打开速率。从测得的循环稳定性循环大小的关系，我们观察到两个独立的弯曲制度之间的过渡在一个临界循环大小低于100 bp。在此环路尺寸以上，环路寿命以与弹性弯曲应力一致的方式随着环路尺寸的减小而减小。然而，在临界环尺寸以下，环寿命对环尺寸变得不那么敏感，表明双螺旋软化。仅用钠测得临界环大小为约60 bp，用5 mM镁测得临界环大小为约100 bp，这表明镁促进软化转变。我们表明，我们的结果是在定量协议的扭结蠕虫状链模型。此外，我们的数据约束的模型参数可以重现先前测量的J因子之间的50和200 bp。我们的工作为研究dsDNA在强弯曲区的弯曲提供了强有力的手段。
2014-05-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Direct measure of DNA bending by quantum magnetic imaging of a nano-mechanical torque-balance
本文提出利用金刚石量子缺陷磁成像与铁磁纳米颗粒构成的纳米机械扭矩平衡，直接检测单个 DNA 分子的弯曲-扭矩响应，并验证了构型差异定性识别与弯曲响应定量测量。
2024-02-28 physics.bio-ph quant-ph
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
Electrostatic contribution to DNA condensation - application of 'energy minimization' in a simple model in strong Coulomb coupling regime
弯曲的DNA从直杆到一个圆形的形式中存在的任何一个单，二，三或四价抗衡离子已模拟在强库仑耦合环境中采用先前开发的能量最小化模拟技术。模拟技术的固有特性允许监测所需的静电对弯曲的贡献。弯曲的曲率已被发现在促进静电吸引势能中起着至关重要的作用。已经发现总静电势能随着弯曲而降低，这表明在中和反离子的存在下将直的DNA弯曲成圆形形式或环形形式在能量上是有利的，并且实际上是自发现象。
2011-06-06 physics.bio-ph physics.comp-ph
Extreme bendability of DNA double helix due to bending asymmetry
作为研究紧密弯曲DNA弹性行为的一种方法，短尺度下DNA环化（J因子）的实验数据比基于蠕虫链（WLC）模型的理论预期高出几个数量级。在这里，我们提出，在凹槽方向的双螺旋的不对称的弯曲刚度可以负责极端的弯曲性的DNA在短的长度尺度，它也有利于DNA环的形成在这些长度。为了解释弯曲的不对称性，我们考虑了在早期研究（B。Eslami-Mossallam和M. Ejtehadi，Phys.Rev.E80，011919（2009））。利用DNA分子在碱基对（bp）水平上的粗粒度表示，采用蒙特卡罗模拟方法结合伞形抽样技术，计算了AER模型中DNA成环概率.我们发现，对于DNA分子有一个更大的J-因子相比，WLC模型是在最近的实验数据非常吻合。
2015-05-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
The Integration Host Factor is a pH-responsive protein that switches from DNA bending to DNA bridging in acidic biofilm-like conditions
School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh（爱丁堡大学物理与天文学院）；School of Biological Sciences, University of Edinburgh（爱丁堡大学生物科学学院）；School of Physics, Engineering & technology, University of York（约克大学物理、工程与技术学院）；Department of Biology, University of York（约克大学生物系）
研究揭示整合宿主因子在酸性条件下由DNA弯曲转为DNA桥接，通过pH调节其与DNA的相互作用，支撑生物膜结构。
2026-03-08 cond-mat.soft physics.bio-ph
Bind-and-bend model for DNA looping
本文改进阳离子致DNA弯曲理论，建立简单的结合–弯曲模型，并通过鱼精蛋白模拟解释小环尺寸、成环位置偏好及多环花状结构等实验特征。
2023-11-03 physics.bio-ph
Stretching An Anisotropic DNA
我们提出了一个微扰理论，以找到一个各向异性的DNA的外部张力的响应。结果表明，各向异性有一个非零，但很小的贡献力的延伸曲线的DNA。因此，各向异性DNA的行为类似于各向同性DNA，其有效弯曲常数等于其软弯曲常数和硬弯曲常数的调和平均。
2008-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Structure and mechanical characterization of DNA i-motif nanowires by molecular dynamics simulation
利用分子动力学计算机模拟方法研究了DNA i基序纳米线的结构和力学性质。我们建立了长达230纳米的纳米线，基于重复的TC 5序列从晶体学数据，完全放松和平衡在水中。不寻常的堆叠的C*C+堆叠结构，形成由四个ssDNA链排列在一个插入的四聚体，在这里完全静态和动态的特点。通过应用拉伸，压缩和弯曲变形与转向分子动力学和伞形采样方法，我们提取的表观杨氏模量和弯曲模量的纳米线，以及估计的拉伸强度和持久长度。根据我们的研究结果，i基序纳米线与结构蛋白质有相似之处，就其拉伸刚度而言，但就其弯曲刚度而言，更接近核酸和柔性蛋白质。此外，由于其非常薄的截面，表观拉伸韧性接近金属。除了其尚未澄清的生物学意义，i-motif纳米线可能有资格作为有趣的候选人的纳米技术模板，由于这种出色的机械性能。
2013-07-01 physics.bio-ph 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
Characterizing the bending and flexibility induced by bulges in DNA duplexes
DNA纳米技术的进步刺激了对可用于控制DNA纳米结构性质的简单基序的搜索。一个这样的基序，其已被广泛用于结构，如多面体笼，二维阵列，和带，是一个凸起的双链体，这是两个螺旋段连接在一个凸起环。我们使用一个粗粒度的DNA模型来描述这种凸出的双链体。我们发现，这种基序可以采用属于两个主要类别的结构：一个是在系统中心的螺旋堆叠被保留，几何形状大致是直的，凸起在双链体的一侧，另一个是在中心的堆叠被打破，从而允许这个连接作为铰链，增加灵活性。小环有利于保持双链体中心堆叠的状态，环碱基翻转或并入双链体。具有较长环的双链体显示出更多的倾向于在凸起处解堆叠并采用开放结构。然而，当单链DNA的刚性很大并且环能抵抗压缩时，对于中间长度的环，解堆积的概率最高。这种基本结构基序的性质与某些纳米级物体的结构行为明显相关，其中与较大凸起相关的增强的柔性已用于调整自组装产物以及所得纳米结构的详细几何形状。
2014-12-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Relaxation of DNA curvature by single stranded breaks: Simulations and experiments
最近提出的压缩骨架理论表明，DNA中的固有曲率可能是由特定骨架长度和最佳碱基堆积方向之间的几何失配引起的。它预测，在A束重复的曲率可以通过引入单链断裂（切口）放松。这种效应以前没有被测试过，也不能用DNA弯曲的替代模型来解释。在这里，在一个专门设计的一系列切口DNA片段的曲率进行了测试实验，凝胶迁移率测定，同时，通过自由分子动力学模拟。单链断裂对随机序列DNA的凝胶迁移率几乎没有影响。与此相反，切口A-道片段揭示了一个规则的调制曲率取决于相对于整体弯曲的链断裂的位置。当切口出现在A束内时，观察到最大松弛。模拟结果部分再现。计算弯曲的DNA构象的分析揭示了一组糖原子，表现出减少的骨架长度内的A-道，这可以对应于压缩假说。
2003-11-06 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Flexibility of short DNA helices under mechanical stretching
本文用哈密顿模型研究了DNA短片段的柔性，该模型在碱基对水平上考虑了链间和链内力。通过计算分子轴上相邻碱基对之间的平均弯曲角，得到了一组均匀螺旋对外力的弹性响应。系综平均进行了超过室温平衡分布的碱基对分离和弯曲波动。的端到端的距离和持久性长度的分析表明，即使是短序列小于$100$碱基对保持一个显着的bendability归因于热波动的影响和扭结与大的弯曲角度。离散模型和蠕虫状链模型的结果之间的差异进行检查，指出后者的不足之处短长度尺度。
2016-06-11 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Phase diagram of the ground states of DNA condensates
研究了具有广义局部弹性弯曲势的半柔性聚合物模型在不良溶剂中DNA基态的相图，该模型的非线性参数为$x$，有效的自吸引力促进压实. $x=1$对应于蠕虫状链模型。令人惊讶的是，相图以及基态之间的过渡线被发现是$x$的函数。该模型提供了一个简单的解释先前的实验和计算研究的结果，并作出预测的具体几何形状的基态。结果强调的影响，在宏观可观察尺度的微观弯曲能量的形式。
2015-12-16 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Mesoscopic models for DNA stretching under force: new results and comparison to experiments
B-DNA拉伸的单分子实验已经揭示了当增加外力时，一个或两个结构转变。它们的特征是DNA轮廓长度突然增加，弯曲刚度下降。有人提出，在60- 80 pN的力下，第一个转变是从B到S-DNA的转变，被视为拉伸的双链DNA，而在更强的力下，第二个转变是链剥离，导致单链DNA（ssDNA），类似于热变性。但由于实验条件，这两个转变可以重叠，例如对于poly（dA-dT）。本文采用耦合离散蠕虫链-伊辛模型，导出了解析公式.我们的模型考虑了弯曲刚度，链的离散性，线性和非线性（ssDNA）键拉伸。在力为零的极限下，该模型简化为我们已经建立的用于研究DNA热解链的耦合模型，与以前的变性曲线拟合参数值建立了联系。我们发现：（i）使用分析公式在纳牛顿范围内拟合ssDNA，仅具有三个自由参数，轮廓长度、弯曲模量和单体尺寸;（ii）仅通过选择0.2nm的单体尺寸，几乎比ssDNA核碱基长度小4倍，才可能在该力范围上令人惊讶地良好拟合;（iii）介观模型不能将B拟合到ssDNA（iv）在强作用力近似下，导出了适合于长DNA的B到S跃迁的解析公式，该公式与精确的转移矩阵计算结果非常吻合;（v）这个公式非常适合poly（dG-dC）和$λ$ -DNA力-延伸曲线，参数值一致;（vi）出现了一个连贯的图像，其中S到ssDNA的转换对碱基对序列比B到S的转换敏感得多。
2012-07-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
The Physical Origin of Intrinsic Bends in Double Helical DNA
由规则重复的腺嘌呤束（A束）在双螺旋B-DNA中诱导的宏观弯曲是一个长期已知的，但仍然无法解释的现象。这种效应在DNA研究中发挥着关键作用，因为它在可用实验信息的数量和种类上是独一无二的，因此很可能成为通往基因组序列识别和调节的未知一般机制的大门。我们报道了一个25-mer的B-DNA片段的分子动力学模拟结果，该片段的序列包括三个与螺旋定相的A-区。它代表了第一个模型系统，其中正确定向的静态曲率自发地出现在除了碱基对序列之外不包括任何初始偏差的条件下。该效应已在10-20 ns的三个独立MD轨迹中再现，具有重要的定性细节，表明最终弯曲状态是形成构象空间的广泛域的轨迹的强吸引子。然而，弯曲构象的合奏，揭示了显着的微观异质性的矛盾，所有现有的弯曲理论模型。对这些意想不到的观察结果的分析导致了一个新的，显著不同的双螺旋DNA内在弯曲的可能机制的假设。
2000-04-19 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Bending and Base-Stacking Interactions in Double-Stranded Semiflexible Polymer
推导了双链半柔性生物聚合物（如DNA和肌动蛋白）的弯曲能和碱基堆积能的简单表达式。通过变分求解薛定谔方程，得到了两股之间的折叠角分布。基于该模型的DNA链的伸长与力和伸长与超螺旋度关系的理论结果与Cluzel { \it et al.}的实验结果符合得很好。[Science { \bf 271}，792（1996）]，Smith { \it et al.} [{ \it同上} { \bf 271}，795（1996）]和Strick { \it等人} [{ \it同上} { \bf 271}，1835（1996）]。
1998-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Mechanical behavior of a wormlike chain with variable bending rigidity along the chain contour in free space
本文提出了一种有效地处理自由空间中非均相高分子链力学性质的理论，其核心问题是在沿链轮廓变化的持久长度（一种弯曲刚度的度量）条件下，求出扩散方程和取向-取向关联函数。此外，我们还给出了测量可变持续长度的具体实验方法来检验我们的理论。为了验证理论预测，我们还进行了大量的布朗动力学模拟的基础上的广义珠棒（GBR）模型，并表明我们的理论是与模拟结果吻合良好。作为应用，成功地分析了DNA链的力学行为的序列依赖性，给出了基本二核苷酸台阶的精确持续长度，并通过使用基本台阶设计其他DNA片段进行验证。
2019-11-04 cond-mat.soft physics.bio-ph
Role of Polymer Loops in DNA Replication
长分子中的环形成发生在自然界的许多地方，从碳纳米管的溶液到细胞内的聚合物。在这篇文章中，我们回顾了理论研究的静态和动态性能的聚合物环。例如，长聚合物必须搜索许多构型以找到“目标”结合位点，而短聚合物是刚性的并且抗弯曲。在这两者之间，有一个最佳的循环大小，它平衡了长循环的熵和短循环的能量成本。我们表明，这种简单的环形成的图片可以解释几个长期观察DNA复制，定量。
2003-09-22 physics.bio-ph q-bio.BM q-bio.OT
DNA-Protein Cooperative Binding through Long-Range Elastic Coupling
协同性在蛋白质与DNA结合的作用中起着重要作用。一个简单的，机械的协同机制，在张力介导的蛋白质之间的相互作用的形式结合到DNA在两个不同的位置提出。这些蛋白质没有直接的物理接触。插入结合蛋白质的DNA片段被建模为蠕虫状链，其在二维中自由变形。张力控制的蛋白质-蛋白质相互作用是由蛋白质结合产生的两种效应的结果。第一个是在宿主DNA中引入弯曲，第二个是在紧邻结合蛋白的DNA的弯曲模量的修改。两个结合的蛋白质之间的相互作用可以是吸引的或排斥的，这取决于它们在DNA上的相对取向。在这个模型中，施加的张力控制蛋白质-蛋白质相互作用的强度和范围。的合作相互作用的属性进行了讨论，以及实验的影响。
1998-07-13 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Long range correlations in DNA sequences
本文用一种与模型无关的方法，对单个或一组核苷酸的密度分布进行方差分析，研究了DNA序列的长程相关性质。这种新方法已被应用于提取斜率参数，表征几个含内含子和无内含子的DNA序列的相关性。所有DNA序列的一个重要方面是互补性的性质，凭借这一性质，任何两个互补分布（如GA与TC互补或G与ATC互补）在所有尺度上都具有相同的波动，尽管它们的分布函数不需要相同。由于这种互补性，著名的DNA步行表示，其统计解释仍然是未解决的是一个特殊的情况下，目前的形式主义与密度分布对应的嘌呤或嘧啶基团。大多数DNA序列的另一个有趣的方面是，阶乘矩作为长度的函数，在双对数图中方差与长度的关系显示弯曲的区域周围超过1。这是一个纯粹的现象学观察，发现了几个DNA序列与少数例外。因此，该长度尺度被用作近似测量，以从斜率分析中排除弯曲区域。核苷酸含量的不对称性或斑块结构作为长程相关的可能来源也进行了研究。
2002-03-20 physics.bio-ph q-bio
Exact theory of kinkable elastic polymers
材料本构关系中非线性的重要性在宏观杆的连续介质力学中早已被认识到。尽管对于小偏转角，弯矩（扭矩）响应几乎普遍为线性，但许多杆系统表现出高曲率软化。这些棒系统的特征行为是弯曲局部化的扭结过渡。Cloutier和Widom最近的DNA环化实验提供了证据，证明线弹性弯曲理论无法描述DNA的高曲率力学。受最近的实验工作的启发，我们发展了一个简单而精确的线性弹性高分子链的统计力学理论，该理论可以经历扭结转变。我们用一个单一的参数的扭结行为的特征，并表明，由此产生的理论再现低曲率线弹性行为，这已经很好地描述了蠕虫链模型，以及在最近的环化实验中观察到的高曲率软化。
2004-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Cell membrane disruption by vertical nanopillars: the role of membrane bending and traction forces
获得进入细胞内部的通道对于许多应用是基本的，例如电记录、药物和生物分子递送。一种非常有前途的技术包括在纳米/微柱上培养细胞。与纳米结构接触的细胞的紧密粘附和高度局部变形可以促进脂质在质膜处的透化，从而提供进入内部隔室的途径。然而，关于何时以及如何靶向细胞内环境以及几何形状和与表面相互作用的作用，仍然存在很多实验争议。因此，我们研究，粗粒度的分子动力学模拟的细胞膜，高应变和弯曲条件下的脂双层的机械性能。我们发现，脂质双层的高曲率显著降低了实现膜破裂所需的牵引力。之后，我们实验研究了具有可比的纵横比，但在边缘不同的锐度值的柱的细胞膜的透化速率。实验数据支持模拟结果：即使是直径在微米范围内的柱，当它们的边缘足够尖锐时，也可能导致局部膜破裂。因此，透化可能性与柱的局部几何特征有关，而不是与直径或纵横比有关。本研究也可以为组织工程和细胞生长的三维生物界面的设计提供显着的贡献。
2018-04-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.CB
Elasticity of DNA and the effect of Dendrimer Binding
带负电荷的DNA可以被带正电荷的树枝状聚合物压缩，并且压缩程度是静电相互作用的强度和DNA的弹性之间的微妙平衡。我们报告各种弹性短双链DNA（dsDNA）和树枝状大分子结合的效果，使用完全原子分子动力学和数值模拟。在室温平衡状态下，dsDNA的轮廓长度分布P（L）和端-端距离分布P（R）近似为高斯分布，前者给出了dsDNA的拉伸模量γ_1的估计值，与文献值定量一致。dsDNA的弯曲角分布P（θ）也具有高斯形式，并且允许提取43 nm的持久长度L_p。当dsDNA被带正电的树枝状聚合物压实时，拉伸模量保持不变，但由于树枝状聚合物对dsDNA的骨架电荷中和，从端到端距离分布估计的有效弯曲刚度急剧下降。我们支持我们的观察与蠕虫状链（WLC）模型的数值解，以及使用非平衡dsDNA拉伸模拟。这些结果有助于理解dsDNA在短长度尺度下的弹性，以及当dsDNA结合到带电物体如树枝状聚合物或蛋白质时弹性如何被调制。
2013-07-24 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Exchange-Symmetric Dissipation at the DNA-RNA Polymerase Interface
Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学大学院理学研究科）；Department of Drug Discovery Medicine, Graduate School of Medicine, Kyoto University（京都大学大学院医学研究科药物发现医学系）
该研究通过信息热力学分析DNA-RNAP复合物的界面耗散，利用观察者-被观察者交换对称性揭示了RNA聚合酶在合成RNA过程中的能量耗散机制。
2026-08-14 physics.bio-ph
The role of loop stacking in the dynamics of DNA hairpin formation
我们使用一个核苷酸水平的DNA粗粒度模型oxDNA研究DNA发夹形成的动力学。特别是，我们探讨了环堆积相互作用和非天然碱基配对对发夹闭合时间的影响。我们发现发夹闭合时间随温度的非单调变化，与Wallace等人的实验工作一致。Sci. USA 2001，98，5584-5589]。发夹闭合过程包括茎之间的一个或两个键的初始核的形成，随后茎的快速拉链化。在高温下，通常高于发夹熔化温度，观察到有效的负活化焓，因为核具有比开放状态低的焓。相比之下，在低温下，活化焓变为正，主要是由于弯曲环的能量成本增加，该环随着温度降低而变得越来越高度堆叠。我们表明，堆叠必须是非常强大的诱导实验观察到的行为，以及沿着环的存在，只有几个薄弱的堆叠点可以大大抑制it. Non-native碱基对观察到只有一个小的影响，略有加速发夹的形成。
2014-10-05 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Flexibility of short DNA helices with finite-length effect: from base pairs to tens of base pairs
DNA短螺旋的柔性对于核小体的形成、DNA与蛋白质的识别等生物学功能具有重要意义。最近的实验表明，几十个碱基对（bps）的短DNA可能具有明显高于千个碱基对（bps）的DNA的灵活性，但这种高灵活性仍有争议。本文采用全原子分子动力学模拟和蒙特卡罗模拟，采用蠕虫链模型，研究了有限长（5 ~ 50 bp）的短DNA的柔性。我们的微观分析表明，短DNA具有明显的高柔性，这归因于每个螺旋末端的~6 bp的显著强的弯曲和拉伸柔性。相应地，随着DNA长度从10 bp增加到50 bp，短DNA的表观持续长度lp从~ 29 nm逐渐增加到~ 45 nm，与已有的实验数据一致。进一步的分析表明，每个螺旋末端不含~6 bp的短DNA具有与千bp DNA相似的柔性，可以用lp~ 50 nm的蠕虫链模型来描述。
2015-03-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Effects of electrostatic screening on the conformation of single DNA molecules confined in a nanochannel
单个T4-DNA分子被限制在矩形通道中，所述矩形通道具有300 nm的深度和150-300 nm范围内的宽度，所述矩形通道浇铸在聚（二甲基硅氧烷）纳米流体芯片中。用荧光显微镜测量DNA分子的延伸，作为缓冲液的离子强度和组成以及YOYO-1染料的DNA嵌入水平的函数。数据进行了解释与缩放理论的蠕虫状聚合物在良好的溶剂中，包括约束，电荷，和自我回避的影响。结果发现，随着离子强度的降低，DNA分子的伸长可以解释为持续长度的增加。自我回避效应的延伸是温和的，由于通道横截面直径施加的小的相关长度。嵌入的染料的结果中的DNA轮廓长度的增加和DNA电荷的部分中和，但除了静电起源的影响，它没有显着的影响上的裸弯曲刚度。在二价阳离子的存在下，观察到DNA分子收缩，但它们不会塌陷成缩合结构。有人提出，这种收缩的结果，从二价counterweight介导的DNA分子的片段之间的吸引力。
2008-05-06 physics.bio-ph physics.chem-ph
Electrostatic Binding and Hydrophobic Collapse of Peptide-Nucleic Acid Aggregates Quantified Using Force Spectroscopy
了解自聚集肽与核酸或其他聚阴离子之间的相互作用机制是理解多种人类疾病（例如阿尔茨海默病和帕金森病）的许多聚集过程的关键。由于疏水自聚集力和静电结合力之间的竞争，确定这种相互作用的亲和力和动力学步骤是具有挑战性的。Kahalalide F（KF）是一种抗癌疏水肽，其含有单个正电荷，赋予与聚阴离子的强聚集特性。这使得KF成为一个理想的模型，以阐明自聚集与结合到一个强电荷的生物体，如DNA竞争的机制。我们使用光镊施加机械力到单个DNA分子，并表明KF和DNA相互作用在两步动力学过程中促进的DNA的静电结合到聚集体表面，然后由复合物的稳定，由于疏水相互作用。从所测量的拉动曲线，我们确定的结合亲和力，动力学障碍和长度的DNA片段内的KF-DNA复合物隔离的光谱。我们发现有一个捕获的距离，超过这个距离，复杂的崩溃成紧凑的聚集体稳定的强疏水力，并讨论如何弯曲刚度的核酸影响这样的过程。我们推测，在体内环境中，KF的静电相互作用增强，由于其聚集可能介导的其他聚阴离子的结合。所提出的方法应该是有用的定量表征其他化合物或蛋白质中的聚集体的形成是相关的。
2014-08-05 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
The effect of undulations on Spontaneous Braid formation
本文是对最近的一项工作的扩展，该工作表明，依赖于螺旋结构的力可能导致两个DNA分子自发地编织[R。Cortini等人，Biophys. J. 101，875（2011）]。在这里，弯曲的DNA中心线的编织轴的波动被纳入编织理论。重新计算这对分子的自由能，并将其与不包含波动的值进行比较。我们发现，由于分子在辫子中的限制，构型熵的损失是相当高的。这种对自由能的贡献推高了由于螺旋依赖力而自发编织所需的吸引力的量。这一理论将在以后的工作中进一步发展为机械力作用下的缀素和辫子。
2013-02-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
DNA Sequence Evolution with Neighbor-Dependent Mutation
我们介绍了一个模型的DNA序列的进化，它可以解释依赖于相邻碱基的身份突变率的偏差。采用非线性动力学的方法，给出了这类非平衡模型的解析解。结果提出的CpG-甲基化-脱氨基过程中占主导地位的脊椎动物的点取代。由该模型产生的二核苷酸频率（使用经验获得的突变率）与在非编码DNA中观察到的总体模式相匹配。已经构建了一个基于网络的工具来计算任意相邻依赖突变率的单核苷酸和二核苷酸频率。还提供了使用极大似然分析来推断突变率的反向过程，给出了观察到的单核苷酸和二核苷酸频率。使用通用非编码DNA序列作为输入，在掩蔽超长同源序列后，可以非常有效地获得突变率的合理估计。我们的方法是更方便和通用的使用比传统的方法推导突变率通过计数突变事件在精心选择的序列。更一般地说，我们的方法提供了一个更现实的，但仍然易于处理的非编码基因组DNA的描述，并可用作各种序列分析应用的空模型。
2003-07-02 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.comp-ph
