Modeling the effect of intercalators on the high-force stretching behavior of DNA
DNA通过嵌入剂分子的结合而在结构和机械上改变。嵌入强烈影响DNA的力延伸行为，特别是过度拉伸转变。我们提出了一个统计模型，捕捉最近的力延伸实验的所有相关发现。从我们的模型的两个预测。第一个建议的存在下，一个新的超拉伸制度的存在下，插层剂和第二，线性依赖的过拉伸力的插层剂浓度，通过重新分析现有的实验数据进行验证。我们的模型确定了控制嵌入DNA力学的物理原理，提供了对其局限性和可能性的预测性理解。
2015-12-22 cond-mat.soft physics.bio-ph
Theory of single-molecule experiments in the overstretching force regime
我们提出了一个统计力学分析的有限尺寸的弹性的生物聚合物，包括域，可以表现出一个以上的稳定状态之间的过渡，在大的作用力。单分子拉伸实验的恒力（吉布斯）和恒位移（亥姆霍兹）配方收敛于热力学极限。在此基础上，对连续三维变长聚合物进行了蒙特卡罗模拟。我们证明了短链和长链聚合物的实验力-延伸曲线由一个独特的通用模型描述，尽管在化学和速率依赖性的过渡力的差异。
2012-05-13 cond-mat.soft 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
The Storm and Nelson's model for polymer stretching revisited
最近分子生物学技术的兴起使得单分子操作实验成为可能，其中分子拉伸起着主要作用。为了更好地理解实验数据，人们迫切需要一些物理和数学模型来定量地表达所观察到的分子的力学性质。在本文中，我们重新考虑了一个简单的唯象模型，再现了张力下的单链和双链DNA的行为。这个问题很容易解决，无论是在小的力的范围内，并在存在过度拉伸过渡的空腔方法，使一些属性，如弯曲刚度和弹性的DNA出现在一个非常清楚的方式。我们的理论研究结果成功地适合于实际测量和比较蒙特卡罗模拟，确认质量的方法。
2011-01-27 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Dramatic changes in DNA Conductance with stretching: Structural Polymorphism at a critical extension
为了解释最近的实验研究的依赖性的电导的ds-DNA的DNA是从3 '端1 - 3'端2端拉，发现一个急剧的电导跳一个非常短的（4.5%）的拉伸长度，我们进行了多尺度建模，预测的电导的dsDNA，因为它是机械拉伸，以促进各种结构的多态性。我们使用分子动力学模拟、非平衡拉伸模拟、量子力学计算和动力学蒙特卡罗模拟的组合来计算沿着拉伸DNA的电流。对于5 '端1 - 5'端2连接，我们发现在非常短的拉伸长度（6 $ Å$或17%）内电流的突然跳跃导致解链的DNA状态。相反，对于3 '端1 - 3'端2牵拉，需要几乎32 $ Å$（84%）的拉伸才能引起电流中的类似跳跃。因此，我们证明了DNA中的电荷传输可以发生在几个纳米的拉伸长度。我们发现，这种意想不到的行为在B到S构象的DNA转换产生高度倾斜的碱基对的几何形状，导致从这种拉协议。我们发现，两种不同的拉动协议的显着不同的电导行为产生的性质如何DNA碱基对的氢键断裂。
2016-08-25 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Analysis of Accordion DNA Stretching Revealed by The Gold Cluster Ruler
用于测量溶液中的分子内距离的有前景的新方法使用金荧光标记之间的小角X射线散射干涉（Mathew-Fenn等人，Science，322，446（2008））。当应用于双链DNA时，它揭示了DNA长度波动是惊人的强烈，并且在至少80个碱基对步骤上相关。换句话说，DNA的行为就像手风琴一样，远处的片段协调地伸缩。然而，这一假设与早期的实验和计算观察不一致。这封信表明，这种差异可以合理化，考虑到集群排斥体积，并假设它们之间有一个适度的长程排斥。长程相互作用可以源自离子排斥效应和靠近DNA表面的簇极化。
2009-06-24 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
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
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
Stretching force dependent transitions in single stranded DNA
DNA的机械性质，特别是它们的拉伸依赖性延伸和它们的环形成特征，已经被认为是用于理解它们在活细胞中所起的可能的生化作用的有效探针。单链DNA（ssDNA），直到最近还被认为是一种简单的柔性聚合物，继续引发惊喜。合成的ssDNA，如polydA（聚脱氧腺苷），已经揭示了一个有趣的力延伸（FX）行为，表现出两个平台，在polydT（聚脱氧胸苷），例如不存在。polydA的闭环时间也被发现与温度成反比呈指数关系，这与均聚物的通用模型是出乎意料的。在这里，我们提出了一个新的模型polydA，其中包括一个螺旋线圈过渡和过度拉伸过渡，占两个高原。利用传递矩阵计算和蒙特卡罗模拟，我们表明，该模型再现了不同的实验观察，定量。它还预测了有趣的重入行为的温度延伸特性的polydA，这还有待实验验证。
2012-03-29 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Anomalous conductance response of DNA wires under stretching
DNA寡聚体中电荷迁移的复杂机制反映了生命分子丰富的结构和电子性质。在电荷传输实验中控制DNA纳米线的机械稳定性是识别负责长距离电荷转移的内在问题的必要条件。通过结合密度泛函理论和模型哈密顿方法，我们研究了聚（GC）DNA寡聚体拉伸-扭转过程中的DNA量子输运。在拉伸过程中，两个最近邻GC对之间的电荷转移积分t的局部极大值来自拉伸和扭曲之间的竞争。这反映在电导的局部最大值中，其非常敏感地取决于与电极的耦合。在小于t的DNA-电极耦合的情况下，电导与拉伸距离饱和到平台，与最近的实验观察一致。
2008-06-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.bio-ph
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 Role of Chain Entropy in an Analytic Model of Protein Binding in Single-DNA Stretching Experiments
我们表明，张和Marko（物理评论E 77，031916（2008））提出的简单的分析模型来说明单DNA实验的麦克斯韦关系，可以通过包括高斯链的零力熵来改进。所得模型与离散持久链模型吻合良好，且形式便于分析实验数据。
2011-09-09 cond-mat.soft physics.bio-ph
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
Quantum Machine Learning Corrects Classical Force Fields: Stretching DNA Base Pairs in Explicit Solvent
为了提高分子动力学模拟的准确性，经典力场补充了基于量子力学碎片能量训练的基于内核的机器学习方法。作为一个例子的应用，一个势能面一般化的小DNA双链体，考虑到明确的溶剂化和远程电子交换-相关效应。修正的势能与延伸的研究表明，领先的经典DNA模型具有过度的刚度相对于拉伸。这种差异在多个力场中很常见。的量子校正是在定性协议的实验热力学较大的DNA双螺旋，提供了一个候选人的解释一般和长期存在的差异之间的单分子拉伸实验和经典计算的DNA拉伸。新的量子计算数据集和相关的核修正分子动力学（KMMD）方法在生物分子模拟中具有普遍的实用性。KMMD作为AMBER 22仿真软件的一部分提供。
2022-09-09 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph physics.chem-ph
Characterizing the Interaction Between DNA and GelRed Fluorescent Stain
我们进行了单分子拉伸实验和动态光散射（DLS），以表征DNA分子和荧光染料GelRed之间的相互作用。单分子拉伸实验结果表明，当配体浓度达到某一临界浓度时，DNA-GelRed复合物的持续长度随配体浓度的增加而增加，然后随配体浓度的增加而减小。另一方面，络合物的轮廓长度作为GelRed浓度的函数单调增加，表明插层是主要的结合机制。为了表征相互作用的物理化学，我们使用McGhee-von Hippel结合等温线从等高线长度数据提取相互作用的物理化学参数。进行DLS实验以研究通过流体动力学半径测量的DNA-GelRed复合物的有效尺寸作为配体浓度的函数的变化。通过比较流体动力学半径和回转半径的行为，我们发现两种技术所得结果之间存在定性一致性，因为回转半径可以表示为拉伸实验确定的力学参数的函数。
2014-08-13 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
A three-state model with loop entropy for the over-stretching transition of DNA
我们引入了一个三态模型的一个单一的DNA链在张力下，区分B-DNA，S-DNA和M（熔融或变性）的片段，并在同一时间正确的帐户熔融环的熵，其特征在于在渐近表达式S ~ - c ln n的长度为n的环的熵的指数c。力延伸曲线推导出完全采用广义波兰-Scheraga的方法和实验数据相比。同时拟合力延伸数据在室温下和变性相变在零力是可能的，并允许建立一个全球性的相图中的力-温度平面。在拉伸力的作用下，堆叠能的影响，进入成对和未成对的基地之间的畴壁能量，和环熵是分开的。因此，我们可以独立于堆叠能的精确值来估计回线指数c。c的拟合值很小，表明缺口在天然DNA的实验力延伸痕迹中占主导地位。
2010-04-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Vertex pinning and stretching of single molecule DNA in a linear polymer solution
本研究发现中性线性聚合物溶液中高于阈值电场的轴向电场可使单分子DNA以顶点钉扎于微通道壁并反向拉伸，撤电场后逐步弛豫释放，该方法可实现高通量高质量单分子DNA成像，并提出了水化层排出促进钉扎的机制假设。
2024-11-02 cond-mat.soft physics.bio-ph
Cavity approach for modeling and fitting polymer stretching
如今，分子的机械性能通过单分子操作实验来捕获，因此聚合物特征在纳米尺度上进行测试。然而，设计数学模型以获得超越通常研究的力-伸长关系的进一步洞察通常是困难的。在这里，我们从无序系统的背景下开发的技术来解决模型的单链和双链的DNA拉伸在一个长的聚合物链的限制。由于我们直接推导出分子局部取向的边缘，我们的方法使我们能够很容易地计算实验伸长以及其他观测值。作为一个例子，我们评估的相关长度作为拉伸力的函数。此外，我们能够成功地适合我们的解决方案，真正的实验数据。虽然这个模型是现象学的，但我们的发现非常合理。对于单链DNA，我们的解决方案产生了正确的（单体）规模，但更重要的是，正确的持久性长度的分子。在双链的情况下，我们的模型再现了众所周知的过度拉伸过渡，并正确地捕捉到天然DNA和过度拉伸DNA之间的比例。此外，在这种情况下，该模型产生的持久性长度与共识的良好协议，它给出了有趣的见解的弯曲刚度的本地和过度拉伸的分子，分别。
2014-11-20 cond-mat.dis-nn 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
Two-phase stretching of molecular chains
虽然大多数聚合物链的拉伸导致相当无特色的力延伸图，但一些，特别是DNA，表现出具有明显平台区域的非平凡行为。在这里，我们提出了一个统一的理论，连接力的延伸特性的聚合物链与凸性的扩展能量分布的单个单体亚基。也就是说，如果作为其延伸的函数的有效单体变形能具有非凸（凹上）区域，则拉伸的聚合物链分离成两相：弱拉伸单体和强拉伸单体。简化的平面和三维聚合物模型被用来说明所提出的模型的基本原理。具体地说，我们严格地表明，当聚合物的二级结构主要是由于弱的非共价相互作用，拉伸是两相的，力拉伸图具有特征平台。然后，我们使用现实的粗粒度模型来确认主要发现，并与单体的微观结构直接联系起来。我们详细演示了如何在α-螺旋和DNA双螺旋中实现两相方案。预测的平台参数与单分子实验一致。对DNA拉伸的详细分析表明，沃森-克里克键的断裂对于平台的存在不是必需的，尽管在室温下双螺旋延伸时某些键确实断裂。所提出的理论的主要优点是它的通用性和直接的微观联系。
2013-02-25 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph
Correlating fluorescence microscopy, optical and magnetic tweezers to study single chiral biopolymers such as DNA
本文提出COMBI-Tweez，整合光镊、时间分辨电磁镊与荧光显微术，在单DNA分子上同步关联力、扭矩和定位信息，以可控形成并观察绞链等高阶结构。
2024-03-05 physics.bio-ph q-bio.BM
Entropic elasticity of DNA with a permanent kink
许多蛋白质与细胞中的双链DNA相互作用并使其变形。单分子实验已经研究了DNA与螺旋变形蛋白质的弹性，包括弯曲DNA的蛋白质。这些实验增加了对包括螺旋变形蛋白质在内的DNA弹性理论的需求。以前关于弯曲DNA的理论工作已经研究了具有许多非特异性结合蛋白的长DNA分子。然而，最近的实验使用相对较短的DNA分子，具有单一的，明确定义的弯曲位点。在这里，我们开发一个简单的理论描述的影响，一个单一的弯曲。然后，我们包括在有限蠕虫状链模型（FWLC）的短DNA分子连接到珠的弯曲的描述。我们预测如何DNA力的延伸关系的变化，由于形成一个单一的永久性扭结，在所有值的施加拉伸力。我们的预测表明，高分辨率的单分子实验可以确定蛋白质结合时诱导的弯曲角。
2006-07-28 physics.bio-ph
Ashkin-Teller formalism for elastic response of DNA molecule to external force and torque
本文提出了一个描述DNA分子对外力和扭矩的弹性响应的类Ashkin-Teller模型。基堆相互作用的描述是一个简单而统一的方式。我们得到了dsDNA的相图，特别是由拉伸和扭曲引起的从B态到S态的转变。ssDNA的弹性响应也以统一的形式呈现。表明了dsDNA分子结构与弹性响应的密切关系。计算的dsDNA分子的折叠角为$59.2^o$。
2008-01-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
Temperature phase transition model for the DNA-CNTs-based nanotweezers
DNA和碳纳米管（CNT）具有独特的物理，机械和电子特性，使其成为技术进步的革命性材料。在最先进的应用中，这些物理特性可以用来设计一种生物纳米机器人。在本文中，我们提出了基于DNA的纳米镊子的行为，并显示控制机器人设备的能力。理论计算基于DNA的Englander-Peyrard-Bishop模型。此外，Casimir力之间的打开和关闭的纳米镊子的影响进行了研究相比，DNA的拉伸力。
2012-09-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dependence of DNA persistence length on ionic strength of solutions with monovalent and divalent salts: a joint theory-experiment study
使用高通量系留粒子运动单分子实验，在具有不同离子强度$I$的Na $^+$和Mg $^{2+}$离子的溶液中测量双链DNA持续长度$L_p$。$L_p(I)$的几个理论方程与实验数据相拟合，但没有发现适合两种离子价态的所有$L_p$值的决定性理论。适当提取的粒子轨迹使用模拟，$L_p$变化从30纳米到55纳米，并与以前的实验结果进行了比较。对于Na $^+$唯一的情况下，$L_p$是一个递增的凹函数的$I^{-1}$，很好地拟合曼宁的静电拉伸方法，但不是经典的Odjik-Skolnick-Fixman理论与或没有反离子凝聚。随着加入镁$^{2+}$离子，$L_p$显示出显着的下降，在低$I$，解释为离子-离子相关效应，在$I^{-1}$几乎线性的法律，拟合提出的变分方法。
2015-04-10 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
On the effect of force on DNA in the Peyrard-Bishop-Dauxois model
The Institute of Mathematical Problems of Biology, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院生物数学问题研究所）
本文研究了外力对DNA双螺旋断裂动力学的影响，利用PBD模型分析了力作用点对氢键断裂和变性过程的影响，并探讨了滞回现象。
2026-01-22 physics.bio-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
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
Extracting physical chemistry from mechanics: a new approach to investigate DNA interactions with drugs and proteins in single molecule experiments
在这篇综述中，我们专注于建立DNA配体复合物的机械性能和DNA-配体相互作用的物理化学之间的联系的想法。这种类型的连接是有趣的，因为它打开了通过仅使用一种实验技术：单分子拉伸来执行这种相互作用的鲁棒表征的可能性。此外，它还开辟了新的可能性，在比较结果获得非常不同的方法，特别是当比较单分子技术的整体平均技术。我们开始手稿回顾DNA力学的重要概念，从基本的力学性质到蠕虫状链模型。接下来，我们将回顾DNA-配体相互作用的物理化学的基本概念，重新访问用于分析结合数据的最重要的模型，并讨论它们的结合等温线。然后，我们讨论了最常用的拉伸DNA-配体复合物的单分子技术的基本特征，并获得力x延伸数据，从中可以确定复合物的机械性能。我们还讨论了DNA和配体之间可能发生的主要类型的相互作用的特点，从共价结合到简单的静电驱动的相互作用。最后，我们提出了一个历史性的调查，试图连接力学的物理化学的DNA-配体系统，强调最近开发的拟合方法有用的DNA-配体复合物的持久性长度的相互作用的物理化学性质。这种方法原则上可以用于任何类型的配体，从药物到蛋白质，即使存在多种结合模式。
2015-04-17 physics.bio-ph
Monte Carlo implementation of supercoiled double-stranded DNA
采用Metropolis蒙特卡罗模拟研究了双链DNA在扭转应力作用下的弹性，其中扭转和超螺旋是碱基堆积相互作用和DNA互补碱基间形成的氢键约束的主链弯曲的自然结果.在拉伸-扭转和/或力-拉伸曲线中发现了三个明显的区域：低力区域，在该区域中，过缠绕和欠缠绕分子在拉伸下的行为相似;中等力区域，在该区域中，负超螺旋和正超螺旋DNA都出现手性，而欠缠绕分子的拉伸对聚合物的超螺旋程度不敏感;和一个大的力量制度，其中plectonemic DNA完全转化为扩展的DNA和超螺旋DNA的行为很像一个无扭转分子。扭转拉伸DNA的理论计算和最近的实验测量之间的惊人一致性[Strick et al.，Science { \bf 271}，1835（1996），Biophys. J. { \bf 74}，2016（1998）]强烈表明，碱基堆积相互作用和永久氢键约束之间的相互作用在理解超螺旋DNA聚合物的弹性的新性质中起重要作用。
1999-11-29 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Field-extension statistics of charged semiflexible polymers stretched with uniform electric fields
本文改进平均场模型，通过将带电半柔性聚合物链细分为片段并施加不可伸长性约束，更准确地预测均匀电场下的场-伸长统计及横向涨落，为测序技术提供理论支持。
2024-02-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Massively parallel single-molecule manipulation using centrifugal force
对单分子的精确操纵已经在物理学、化学、生物学和医学方面带来了非凡的见解。然而，单分子技术的广泛采用受到设备成本和每次测量一个分子的费力性质的阻碍。我们已经用一种新的方法解决了这些问题：使用离心力进行大规模并行单分子力测量。这种方法是实现在一个新的仪器，我们称之为微力显微镜（CFM），其中对象在一个轨道上的样本进行校准的自由，宏观上均匀的力场，而他们的微观到纳米运动观察。我们展示了高通量的单分子力谱与这种技术进行了数以千计的破裂实验平行，表征力依赖的解结合动力学的抗体-抗原对在几分钟内，而不是几天。此外，我们通过在66 $\pm$ 3 pN处测量公认的DNA过度拉伸转变来验证仪器的力准确度。凭借在效率、成本、简单性和多功能性方面的显著优势，“单分子离心”有可能彻底改变单分子实验，并向更广泛的研究人员和实验系统开放。
2009-12-29 physics.bio-ph physics.ins-det
Ideal-Chain Collapse in Biopolymers
在胡克定律描述的理想高斯聚合物链弹性的概念上的困难有时在实验数据的分析或设计来模拟生物聚合物的行为的物理模型中是显而易见的。在没有外力的情况下，一条链的折叠倾向，这个问题在下面的例子中得到了检验：DNA拉伸实验、凝胶电泳和蛋白质折叠。我们表明，应用程序的一个物理机械派生的排斥力，作用于链端之间，其大小是成正比的绝对温度和成反比的标量端分离消除了这个困难。
2000-12-18 physics.bio-ph physics.chem-ph q-bio.BM
Statistical method for A-RNA and B-DNA
本文提出三维介观哈密顿量模型，在核苷酸水平离散表示双链核酸，结合路径积分统计方法计算碱基对呼吸涨落，揭示了DNA与RNA在扭转-拉伸关系上的相反行为，并在短尺度柔性估计上优于传统弹性杆模型。
2025-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
Entropic Elasticity of Weakly Perturbed Polymers
考虑到不等价的固定力和固定长度的合奏在弱力制度，状态方程推导出描述的平衡扩展或压缩的一个理想的高斯聚合物链响应于施加的力，以这样的方式，计算出的未拉伸标量端到端的分离是随机线圈的大小，而不是零。从而修改了聚合物链的熵-弹簧模型，使得为了计算的目的，弹簧是有限的而不是零未拉伸长度。这些力的法律被证明是一致的观察从拉伸实验上进行的单个DNA分子，其中所测量的延伸接近非零极限的外力减少。当用来描述单链动力学，这种方法产生一个单一的指数松弛表达式的短高斯链（珠弹簧哑铃），当最初压缩或扩展放松到一个状态，具有随机线圈端部分离，与Rouse模型的结果一致。推导出一个方程，描述了一个带电的，拴在一起的链的拉伸响应到一个弱电场（可能会发生在电泳），计算不可行的传统方法。最后，熵的工作所需的表达式，使链的两端在一起，从随机线圈配置，推导出与胡克的结果。
2001-01-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
