A-Tract Induced DNA Bending is A Local Non-Electrostatic Effect
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研究中起着关键作用，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控的未知一般机制的大门。近年来的主流观点是，一般来说，DNA中的宏观弯曲是由磷酸基团之间的长程静电排斥引起的，当其中一些磷酸基团被邻近的外部电荷中和时。在A束的情况下，这可能是特异性结合的溶剂抗衡离子。在这里，我们报告有关分子动力学模拟，其中正确的静态曲率在DNA片段与相腺嘌呤束自发出现的条件下，任何作用的抗衡离子或远程静电效应可以被排除。
2000-02-04 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
Stepwise bending of DNA by a single TATA-box Binding Protein
TATA盒结合蛋白（TBP）是所有三种真核RNA聚合酶所必需的，用于启动大多数启动子的转录。TBP识别、结合并弯曲DNA中称为"TATA盒“的启动子序列。我们目前的研究结果，个别酿酒酵母TBPs与含有TATA盒的单个DNA分子相互作用。使用视频显微镜，我们观察到的布朗运动的珠子栓由短的表面结合的DNA。当TBP结合并弯曲DNA时，DNA的构象发生变化，与未弯曲的DNA相比，拴系珠的布朗运动的幅度降低。我们检测到个人的结合和解离事件，并推导出动力学参数的过程。通过增加盐浓度或通过使用光镊直接拉动拴系的珠来诱导解离。除了明确定义的自由和束缚类的布朗运动，我们观察到另外两类运动。这些额外的类被确定为具有三步线性结合途径上的中间状态。讨论了中间态的生物学意义。
2006-03-07 physics.bio-ph q-bio.BM
Bending short DNAs as transversely isotropic rings in series
本文提出将短 DNA 的基因序列基本特征建模为一系列横观各向同性环，以解释其异常持久长度与高柔性，并表明考虑剪切的 Timoshenko 梁理论可有效描述其弯曲行为。
2023-11-06 physics.bio-ph
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Anharmonic Vibrational Dynamics of DNA Oligomers
结合双色红外泵浦-探测光谱和非谐力场计算，我们表征了腺嘌呤-胸腺嘧啶dA $_{20}$ -dT $_{20}$ DNA寡聚体中指纹模式与氢键对称NH-$_2$伸缩振动之间的非谐耦合模式.具体而言，它示出的NH $_2$弯曲和CO伸缩振动，都吸收约1665 cm-1之间的非谐耦合，可以用来分配NH $_2$基本跃迁在3215 cm-1，尽管水的广泛的背景吸收。
2008-12-17 physics.bio-ph physics.chem-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
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
Circular and helical equilibrium solutions of inhomogeneous rods
真正的细丝并不是完全均匀的。它们大多数具有不同的材料组成和形状，使得它们的刚度沿弧长不是恒定的。在Kirchhoff模型的框架内，我们研究了具有不同弯曲和扭转刚度的固有直杆的圆形和螺旋形平衡解的存在性。平面环平衡解只存在于具有给定形式的弯曲刚度变化的杆中。我们表明，众所周知的圆形螺旋线是不是一个平衡的解决方案的静态基尔霍夫方程组的杆与非常数弯曲刚度。我们的研究结果可以解释在浸入含Zn^{2+}溶液中的小的封闭DNA以及包裹在核小体周围的DNA中所观察到的曲率变化。
2006-07-14 physics.bio-ph physics.class-ph
Helical Disruptions in Small Loops of DNA
用路径积分方法研究了DNA微环的稳定性。互补链上碱基对之间的氢键可以被热波动破坏，并且沿着双螺旋的临时波动开口对于生物功能如遗传信息的转录和复制是必不可少的。阻碍解旋和气泡形成模式计算在圆形序列与可变半径，以分析分子大小和螺旋破裂的外观之间的相互作用。后者存在于具有$< 100$碱基对的微环中，并作为一种策略出现，以软化由于螺旋的弯曲和扭转而产生的应力。
2015-03-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Structural and dynamic properties of linker histone H1 binding to DNA
在所有真核细胞中发现，已知连接体组蛋白H1结合并重排核小体连接体DNA。在体外，H1/DNA相互作用的基本性质引起了研究界的广泛兴趣-生物学家从染色质组织破译的角度来看，物理学家从染色质相互作用的角度来看。因此，H1/DNA结合过程，这些自组装的结构和动力学信息是广泛的重要性。针对H1诱导的DNA压缩机制的定量理解，我们的策略是基于使用小角度X射线微衍射与微流体相结合。微流体流体动力聚焦装置的使用促进了这些自组装过程的微尺度控制。此外，该方法能够实现对结构形成的时间分辨访问，特别是对瞬态中间状态。所观察到的随时间变化的结构演化表明，H1与DNA的相互作用可以被描述为两个步骤的过程：H1与DNA的初始非特异性结合，随后是所形成的组件内的分子重排。第二步很可能是由蛋白质和DNA的带电侧链之间的相互作用引起的。这导致DNA/蛋白质组装体内的晶格间距增加，并引起中间相的相关长度减小，这可能是由于DNA的局部弯曲。
2010-08-11 physics.bio-ph q-bio.BM
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
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
Visualizing Poloidal Orientation in DNA Minicircles
本文提出一种单分子 AFM 方法，通过定位生物素标记的 NeutrAvidin 可视化 DNA 微环的极向取向，并结合粗粒化模拟证实不同序列具有不同的偏好极向取向。
2025-08-20 physics.bio-ph q-bio.BM
Stabilization of helical macromolecular phases by confined bending
通过广泛的复制交换模拟的通用粗粒度模型的螺旋聚合物，我们系统地研究了所有可能的螺旋相的柔性和半柔性的弹性聚合物与自相互作用下的扭转障碍的影响下的结构转变。竞争相互作用导致各种构象相，包括无序的螺旋排列，单螺旋和有序的三级螺旋束。最值得注意的是，我们发现，弯曲约束需要一个明确的分离和稳定的螺旋相。这有助于理解为什么半柔性聚合物如双链DNA倾向于形成明显的螺旋结构，而蛋白质通常在其三级结构中表现出丰富的螺旋结构，如螺旋束。
2015-09-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Entropic Penalties in Circular DNA Assembly
采用一种新的路径积分计算方法，在实空间中处理稳定分子的基本力，研究了DNA环状分子的热力学性质。通过模拟一个广泛的扭曲构象合奏的碱基对和堆叠贡献的经典行动分别进行评估。我们得到，对于两个短序列，一个自由能景观与多个井对应的最方便的螺旋重复的值。我们的研究结果指出了一个固有的灵活性的圆形结构中的碱基对波动移动系统从一个井到下一个，从而导致当地的螺旋解旋。后者在较短的序列中更明显，其环化导致更高的弯曲应力。与形成的有序螺旋结构的熵减少估计。
2014-11-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Which way up? Recognition of homologous DNA segments in parallel and antiparallel alignment
DNA间同源基因改组促进了遗传多样性，是DNA修复的重要途径。要做到这一点，同源基因需要找到并识别彼此。然而，尽管它在同源重组中的核心作用，同源识别的机制仍然是一个未解决的难题。虽然已知特定蛋白质在重组的后期阶段起作用，但已经提出了初始粗粒识别步骤。这依赖于DNA结构参数的序列依赖性，例如由分子间相互作用，特别是静电相互作用介导的扭曲和上升。在这种机制中，具有相同碱基对文本或同源的序列比具有不相关碱基对文本的序列具有更低的相互作用能量;差异称为识别能量。在这里，我们探测如何识别能量变化时，一个DNA片段幻灯片过去的另一个，并考虑，第一次，在反平行对齐同源序列。这种对滑动的依赖性被称为识别井。我们发现，有反平行的，同源的DNA道的识别，但只有一个非常浅的，使它们的相互作用将不同的两个非同源的道之间的相互作用。这一事实可以用于专门针对测试理论的单分子实验。以及这一点，我们测试以前的理论近似计算的识别以及对MC模拟平行分子，并考虑更严格的优化的片段的方向约其长轴。当分子被认为是刚性的时，更严格的处理对识别能的影响较小。然而，当扭转柔性的DNA分子的介绍，我们发现很好的协议之间的解析近似和模拟。
2014-12-03 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Conformational impact on deformation of DNA TATA-box
针对DNA TATA-box的异常变形无法用标准WLC模型解释的问题，提出包含糖环构象重排、序列效应等特征的模型，基于双螺旋内部结构特性解释其变形机制。
2020-12-07 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
Multiscale coupling of molecular dynamics and hydrodynamics: application to DNA translocation through a nanopore
我们提出了一个多尺度的方法来建模的聚合物动力学在流体溶剂的存在下。该方法结合朗之万分子动力学（MD）技术与介观格子玻尔兹曼（LB）方法的溶剂动力学。本方法的一个独特的特点是，溶质大分子和水溶剂之间的流体动力学相互作用的处理明确，但在计算上易于处理的方式，由于双粒子场性质的LB求解器。本LB-MD多尺度方法的适用性证明了聚合物快速易位通过纳米孔的问题。我们还提供了一个解释，我们的结果的背景下，DNA易位通过纳米孔，一个问题，最近引起了理论和实验的关注。
2007-01-02 physics.bio-ph physics.comp-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
Twist-stretch relations in nucleic acids
本文提出三维介观哈密顿模型并结合路径积分技术，揭示了A型RNA和B型DNA短螺旋片段在恒定负载下的扭转-拉伸关系与拉伸特性，与千碱基长分子的相反行为一致。
2023-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
