Structural correlations and melting of B-DNA fibres
尽管有许多尝试，DNA的热变性的理解仍然是一个挑战，由于缺乏在过渡的结构数据，因为标准的实验方法，DNA解链是在溶液中，不提供空间信息。我们报告了一个测量使用中子散射定向DNA纤维，以确定在双螺旋构象的熔融温度接近从下面的区域的大小。观察到B型DNA的布拉格峰随温度的变化，并测量了其宽度和积分强度。这些结果，补充了差示量热法研究B DNA纤维的熔化以及电泳和光学观察数据，分析在一维介观模型的DNA。
2011-06-14 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Adding a New Dimension to DNA Melting Curves
标准的DNA解链曲线记录了两条链的分离与温度的关系，但它们没有提供关于开口位置的任何信息。我们介绍了一种实验方法，它增加了一个新的维度的短DNA序列的熔解曲线，使我们能够记录在几个位置沿分子的开放程度一次。这增加了空间维度的熔解曲线，并允许一个精确的调查中的作用的碱基对序列的波动和变性的DNA双螺旋。我们说明了权力的方法，通过调查的影响，AT丰富的区域上的波动相邻域。
2009-08-19 cond-mat.stat-mech physics.bio-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
How nanochannel confinement affects the DNA melting transition within the Poland-Scheraga model
当双链DNA分子被加热或暴露于变性剂时，两条链就会分离。该过程的统计物理学有着悠久的历史，通常用波兰-谢拉加（PS）模型来描述。这个模型的关键是熔化区域的构型熵（与相同大小的完整区域的熵相比），由环因子量化。在这项研究中，我们调查如何限制影响的DNA熔融转变，通过使用一个理想的高斯链的环因子。通过对PS模型的数值求解，我们证明了单链和双链DNA的解链温度依赖于DNA的持续长度。对于现实的持久性长度的值的熔化温度预计将随着通道直径的减小而减小。我们还表明，限制扩大熔化过渡。这些一般调查结果适用于调查的三种情况：即1。同源DNA，即沿着DNA分子的相同碱基对; 2.随机序列DNA，和3.“真正的”DNA，这里是T4噬菌体DNA。我们表明，情况2和3一般会产生更广泛的过渡比情况1。如果随机序列DNA具有相同的AT与GC碱基对比率，则情况3表现出与情况2相似的相变。提供了一个简单的分析估计的熔化温度的变化作为纳米通道直径的函数。对于同源DNA，我们还提出了一个分析预测的熔化概率作为温度的函数。
2015-05-08 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
DNA melting: intra base-pair dynamics and a vector generalization of the Peyrard-Bishop-Dauxois model
National Hellenic Research Foundation（希腊国家研究基金会）；Universität Konstanz（康斯坦茨大学）
本文提出一个原子级
2026-04-26 cond-mat.soft physics.bio-ph
A model for melting of confined DNA
当DNA分子被加热时，它们会变性。这发生在局部，因此形成熔化的单链DNA环，由完整的双链DNA片段连接。这种“熔化”转变的性质已经被深入研究。最近，由于实验确定了局限于纳米通道中的部分结合DNA的性质，对这个问题的兴趣激增。但是这种限制是如何影响熔化转变的呢？为了回答这个问题，我们介绍，并解决了一个模型预测如何限制影响熔化过渡的一个简单的模型系统，首先无视自我回避的效果。我们发现，过渡更平滑的窄通道。通过蒙特卡罗模拟，我们然后表明，一个模型，将自我回避定性显示相同的行为，禁闭的效果是强于在理想情况下。
2015-04-13 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
DNA hairpins primarily promote duplex melting rather than inhibiting hybridization
二级结构对DNA双链体形成的影响知之甚少。我们使用DNA的粗粒度模型表明，特定的3个和4个碱基对发夹结构分别将杂交率降低了2倍和10倍，与实验完全一致。相比之下，熔化速率加快了约100和约2000倍。这种令人惊讶的大加速发生，因为发夹形成在熔化过程中，稳定部分熔化状态，并促进解离。这些结果可能有助于指导DNA装置的设计，使用发夹来调节杂交和解离途径和速率。
2014-08-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
The Boltzmann factor, DNA melting, and Brownian ratchets: Topics in an introductory physics sequence for biology and premedical students
提出了三个与生物学相关的有偏随机游走的例子：（1）一个DNA解链模型，模拟为DNA解链，它提供了一种方法来说明玻尔兹曼因子在生物学和医学预科学生熟知的场所中的作用;（2）解旋酶马达蛋白在解链双链DNA中的活性，例如，在复制叉处，这是布朗棘轮的一个例子;（3）由肌动蛋白聚合产生的力，这是另一种布朗棘轮，并且确定了肌动蛋白聚合速度的力和肌动蛋白浓度依赖性。
2011-05-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Melting of genomic DNA: predictive modeling by nonlinear lattice dynamics
在基于非线性晶格动力学的Peyrard-Bishop-Dauxois（PBD）模型框架内研究了长链异质DNA链的解链行为。pBR 322质粒和完整T7噬菌体的数据已用于获得模型拟合并确定参数对盐含量的依赖性。对于完全fd噬菌体和$ϕ$ X174噬菌体的Y1和Y2片段预测的解链曲线在没有任何可调参数的情况下与实验良好一致。单碱基对开放的计算概率与亚氨基质子交换实验获得的值是一致的。
2010-08-04 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Statistical mechanics of base stacking and pairing in DNA melting
我们提出了一个统计力学模型，其中明确引入碱基堆积和配对作为不同的自由度的DNA熔解。与以前的方法不同，该模型描述了在整个实验可达的温度范围内DNA二级结构的热变性。碱基配对通过拉链模型描述，碱基堆叠通过伊辛模型描述。我们目前的实验数据的unstacking过渡，利用观察，在适度低的pH值，这种过渡移动到实验可访问的温度。这些测量证实了伊辛模型方法确实是一个很好的描述基地堆积。另一方面，与实验的比较指出了简单的拉链模型描述碱基配对的局限性。
2004-11-22 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Experimental and theoretical studies of sequence effects on the fluctuation and melting of short DNA molecules
理解短DNA序列的解链，可以在遗传密码的尺度上探索DNA，并提出与已被广泛研究的超长序列所引起的问题截然不同的问题。我们通过实验和理论相结合的方法来研究这个问题。一种新的实验方法使我们能够将鸟嘌呤的开放沿着序列作为温度的函数进行映射。结果表明，非局部效应可能是重要的DNA，因为AT丰富的区域能够影响开放的碱基对，这是约10个碱基对的距离。一个早期的介观DNA模型被修改，以正确地描述与远低于熔化的单个碱基对的开放相关的时间尺度，并适当地考虑序列。使用该模型来分析一些特征序列，对于这些特征序列，可以获得关于熔化的详细实验数据[Mondek等人，2003 Europhys. Lett. { \bf 62} 452]，我们表明，我们必须引入AT丰富区域的非局部效应，以获得可接受的结果。这是第二个迹象，表明DNA的这些高度波动区域对其邻近区域的影响可以延伸到一定的距离。
2008-08-06 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Theoretical investigation of finite size effects at DNA melting
我们研究了序列长度的有限性如何影响在DNA解链温度下发生的相变。为此，我们对传递积分法进行了改进，使之适用于计算具有开边界条件的有限序列的广延热力学量（配分函数、熵、比热等）和非广延热力学量（序参量和关联长度），并将改进后的方法应用于两种不同的动力学模型。我们表明，四舍五入的过渡明显发生时，序列的长度减少。我们还进行了有限尺寸标度分析的两个模型，并表明，奇异部分的自由能确实可以表示在一个齐次函数。然而，相关长度和配对碱基之间的平均间隔在熔融转变处发散，因此不再清楚应该将系统的长度与这两个量中的哪一个进行比较。此外，约瑟夫森的身份是满意的调查模型，使衍生的特征指数出现，例如，在表达的比热，需要一些照顾。
2007-03-07 physics.bio-ph
Kinetic Pathways of the DNA Melting Transition
我们调查的DNA熔化过渡的动力学途径，使用可变范围版本的波兰-Scheraga（PS）和Peyrard-Dauxois-Bishop（PDB）模型的DNA。在PS模型中，我们构造了φ ^4-场论来计算临界液滴轮廓、初始生长模式和表征旋节线附近磁化率发散的指数。在PDB模型中，我们使用平均场分析来计算磁化率指数。我们比较这些理论结果与Monte Carlo和布朗动力学模拟PS和PDB模型，分别。我们发现，通过增加相互作用的范围，系统可以被带到接近pseudosinodal，并且在这个区域中的成核液滴是扩散的，与经典成核理论预测的紧凑液滴相反。
2013-03-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Phase Transition of DNA-Linked Gold Nanoparticle
利用光学吸收光谱研究了DNA包覆的金纳米粒子网络的熔化和杂化。单链，12个碱基的DNA加帽的金纳米颗粒与互补的单链，24个碱基的接头DNA连接，形成颗粒网络。与游离DNA相比，在这些网络化的DNA-纳米颗粒系统中观察到急剧的熔融转变。用渗流过渡现象解释了这种尖锐性。
2002-08-28 physics.bio-ph physics.med-ph q-bio
Nanomechanical resonance captures pre-melting transition in DNA unravelling
双链DNA通过中间变性的气泡片段热解开。内在地，波动在气泡边界处从与环境的非平衡（NE）能量交换而发生。然而，这样的细节变得模糊的大种群动力学在宏观尺度上，关联平衡路径的解开景观。在这项工作中，我们捕获的微流体悬臂与皮升样品的波动能量学的证据。我们利用纳米机械共振测量NE能量交换通过耗散，揭示了一个关键的预熔化转变在T~ 42 C。这意味着解开可能通过中间的气泡构象释放能量进行，足以解开气泡末端，帮助进一步解开。波动定理解释了观测结果，为研究其他生物现象中的波动动力学开辟了进一步的途径，这些生物现象也通过类似的NE能量学进行。
2018-09-20 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Thermodynamics of force-induced B-DNA melting: single-strand discreteness matters
B-DNA的过度拉伸目前被理解为力诱导的熔化。根据拉伸实验的几何形状，过度拉伸转变的力阈值约为65或110 pN。虽然Rouzina和Bloomfield \cite{RouzinaBloomfield2001a}已经正确地描述了力诱导熔化的机制，但两种力阈值都没有通过理论精确计算。在这项工作中，提出了一个详细的分析力-延伸曲线的基础上，描述的单链DNA的离散Kratky-Porod模型，符合（i）预期的轮廓长度从晶体学确定的单体距离，和（ii）高值的弹性拉伸模量所产生的共价键合。ss-DNA持久长度的估计值$λ= 1.0 $ nm处于目前已知估计值的低端，并反映了部分或完全拉伸状态的固有刚度，其中静电排斥效应预计最小。单链和双链DNA自由能的详细分析提供了过度拉伸力阈值的估计。在无约束几何结构中，预测阈值为64 pN。在约束的几何形状中，在允许熔融态的plectonemic拓扑的熵罚之后，预测的阈值为111 pN。
2019-02-15 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Sequence-dependent thermodynamics of a coarse-grained DNA model
我们引入了一个粗粒度DNA模型的序列依赖参数化[T。E. Ouldridge，A. A.路易斯和J.P.K. Doye，J.Chem.Phys.134，085101（2011）]，最初设计用于再现具有平均序列的DNA分子的性质。新的参数化引入了序列依赖性堆叠和碱基配对的相互作用强度，选择重现短双链体的解链温度。通过开发直方图重新加权技术，我们能够将我们的参数拟合到数千个序列的解链温度。为了证明该模型的灵活性，我们研究了序列对以下各项的影响：（a）单链的非均质堆叠转变，（b）双链体在其熔点磨损的倾向，（c）堆叠强度的影响环中发夹的熔化温度，（d）单链的力延伸性质和（e）接吻环复合物的结构。在可能的情况下，我们比较我们的结果与实验数据，并找到一个很好的协议。一个名为oxDNA的模拟代码，实现了我们的模型，可以作为免费软件使用。
2012-07-14 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.chem-ph
Driving denaturation: Nanoscale thermal transport as a probe of DNA melting
DNA变性由于其与DNA转录的关系及其作为非线性结构转变的基本重要性而长期以来一直是深入研究的主题。然而，对这一现象的许多方面仍然知之甚少。现有的模型拟合得很好，与实验结果的分数与温度的未结合的碱基对。然而，这些相同的模型对其他基本量给出了不正确的结果。例如，预测的碱基对波动时间尺度-与转录相关-与实验观察到的数量级不同。在这里，我们表明，纳米级的热传输可以作为一个敏感的探针的基本微观机制负责的动态DNA变性。具体来说，我们表明，DNA的热传输特性发生显着和突然改变，因为它变性，这种改变编码的详细信息的动力学的热波动及其相互作用沿链。这一发现允许明确区分DNA变性模型。因此，测量热导率将使人们对这种重要分子的性质有新的了解。
2011-05-18 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph
Role of loop entropy in the force induced melting of DNA hairpin
在恒力系综中研究了单链DNA的动力学行为，它可以形成发夹结构。利用Langevin动力学模拟，我们得到了力-温度图，这与基于晶格模型的理论预测不同。对茎的极端碱基的概率分析表明，在高温下，发夹到卷曲的转变是熵主导的，并且环在其打开中起重要作用。然而，在低温下，转变是力驱动的，发夹从茎侧打开。结果表明，弹性能起着至关重要的作用，在高的力。结果表明，相图与理论预测有很大差异。
2011-07-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Local Cooperativity Mechanism in the DNA Melting Transition
提出了一个新的DNA解链转变的统计力学模型。碱基配对和堆叠被视为单独的自由度，配对和堆叠之间的相互作用是由一组本地规则，模仿在真实分子的几何约束。这种微观机制内在地解释了与气泡成核的自由能惩罚相关的协同性。该模型描述了光谱测定的实验熔化曲线的未配对和未堆叠部分。此外，该模型解释了所观察到的最近邻（NN）型模型中使用的有效热力学参数的温度依赖性。我们计算的配分函数的模型通过传递矩阵的形式主义，我们也推广到包括非局部链熵项。这一部分介绍了一个新的参数化的Yeramian样的转移矩阵方法的波兰-Scheraga描述的DNA熔解。该模型在齐次热力学极限下是精确可解的，并且我们计算了所有的可观测量而不使用大配分函数。众所周知，这类模型在完全链分离的温度下具有一阶或连续的相变，这取决于气泡熵的指数值。
2005-06-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Nonequilibrium Work Fluctuations in Force-induced Melting of a Short B-DNA
本研究通过对12碱基对B-DNA进行恒速拉伸实验测量非平衡功，并利用Jarzynski等式准确计算出DNA平衡态与力诱导熔解态之间的自由能差。
2025-08-10 cond-mat.soft physics.bio-ph
The Reversible Phase Transition of DNA-Linked Colloidal Gold Assemblies
我们提出了DNA连接的胶体金组件的可逆相变的直接证据。透射电子显微镜和光学吸收光谱被用来监测胶体金的相变，其行为是由DNA相互作用。我们使用单链DNA加帽的胶体金，通过互补的接头DNA连接形成组装体。我们发现，与游离DNA相比，DNA连接的胶体金组装体观察到急剧的熔融转变。组装体的结构是非结晶的，很像凝胶相，与理论预测一致。光谱和熔解曲线提供了胶体体系凝胶化的额外证据。相变和分离是在稀溶剂中渗滤的例子。
2005-04-21 physics.bio-ph physics.ins-det
Effects of mechanical strain on thermal denaturation of DNA
当暴露于高温时，由于链上的DNA片段变性，多余的连接数被分子的未变性部分吸收。由于未变性部分的过度卷绕而产生的机械能原则上可以改变热变性过程的性质。假设与这种过度缠绕相关的应变没有得到缓解，我们发现，一个简单的模型应变改变熔化导致抑制的熔化过渡时，不变的过渡是连续的。当熔化转变是第一级时，在没有与过卷绕相关的应变的情况下，修改是第三级相变。
2001-05-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Homochirality through Photon-Induced Melting of RNA/DNA: the Thermodynamic Dissipation Theory of the Origin of Life
生命分子的同手性一直是一个令人烦恼的问题，至今没有普遍接受的解决方案。由于手性核苷酸的外消旋混合物阻碍RNA和DNA的延伸和复制，因此理解同手性的起源对生命起源的研究具有重要意义。在这里，我们提出了一个新的解决方案的同手性问题的基础上最近提出的热力学耗散理论的起源生命。当太古代海洋表面温度接近RNA/DNA的变性温度时，RNA/DNA的不对称的右手-左手光子诱导的变性发生，同手性被认为是逐渐并入新兴生命的结果。这种差异变性的成功可能是由于下午晚些时候表面水温最高时的右旋圆偏振海底光，以及RNA/DNA小片段从220 nm延伸到260 nm的负圆二色谱带。一个数值模型表明这样的机制在采购100%的同手性的RNA或DNA从原来的外消旋溶液在不到500太古代假设的光子吸收阈值复制代表互补链之间的氢键能的功效。由于正结构互补性，NAD-核酸对L-氨基酸具有更大的亲和力，并且由于D-RNA/DNA+ L-氨基酸复合物在200 - 300 nm之间也具有负圆二色谱带，因此氨基酸的同手性也可以通过该理论来解释。
2010-10-06 astro-ph.EP physics.bio-ph
Statistical physics of the melting of inhomogeneous DNA
我们研究了序列的不均匀性如何影响DNA解链时发生的相变。与以往的作品，认为热力学量平均在许多不同的非均匀序列，我们专注于精确的序列，并研究了连续的局部开口，导致其解离。为此，我们进行了传输积分型计算与两种不同的动力学模型，即非均质Dauxois-Peyrard-Bishop模型和模型的基础上，我们最近提出了有限的堆叠hysteries。看来，对于这两种模式，异质性的本质影响是让不同部分的调查序列打开略有不同的温度。除了这种宏观效应之外，每个部分的局部孔径确实与具有相同长度的均匀序列的孔径非常相似。因此，每个局部开口过渡的舍入仅仅是尺寸效应。对于Dauxois-Peyrard-Bishop模型，具有几千个碱基对的序列仍然远离热力学极限，因此对于该模型，讨论与每个局部开口相关的转变的顺序是不合适的。相比之下，具有几百到几千个碱基对的序列非常接近我们提出的模型的热力学极限。因此，幂律成立的温度区间足够宽，可以估计临界指数。根据我们研究的几个例子，对于我们的模型，无序并不一定会导致跃迁阶数的降低。
2008-01-18 physics.bio-ph
Exons, introns and DNA thermodynamics
真核生物的基因的特征在于蛋白质编码片段，外显子，被内含子中断，即DNA片段，其不携带任何对蛋白质合成有用的信息。我们分析了随机选择的人类cDNA序列的熔解行为，这些cDNA序列是通过去除所有内含子从基因组DNA中获得的。外显子和解链域之间观察到明确的对应关系。这一发现可能为基因进化的物理机制提供新的见解。
2005-09-27 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
The thermal denaturation of DNA studied with neutron scattering
脱氧核糖核酸（DNA）的熔化转变，即双螺旋结构的链在一定温度下完全分离，已经用中子散射表征。从B型纤维DNA的布拉格峰已被测量为温度的函数，其宽度和积分强度已被解释使用Peyrard-Bishop-Dauxois（PBD）模型，只有一个自由参数。该实验是独一无二的，因为它通过其他技术无法实现的熔融转变提供了分子的空间相关性。
2011-01-10 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Modeling DNA beacons at the mesoscopic scale
我们报告模型计算DNA单链描述的平衡动力学和动力学的发夹形成和熔化。建模是在单基地的水平。链刚性描述在简单的聚合物模型;替代计算使用自由旋转链和离散Kratky-Porod模型进行报告。根据Peyrard-Bishop-Dauxois哈密顿量对茎形成进行建模。在一个有效的自由能景观的扩散控制的运动方面的动力学的开放和关闭。解链曲线，解链温度对环长度的依赖性，以及动力学时间尺度与从形成聚（T）环的荧光DNA信标获得的实验数据半定量一致。链刚性的变化不足以解释闭合的大活化焓和在形成聚（A）环的发夹中观察到的强环长度依赖性。单链DNA或RNA建模的影响进行了讨论。
2007-06-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Sharp DNA denaturation in a helicoidal mesoscopic model
Peyrard-Bishop DNA模型描述了具有简单势的分子相互作用，其允许有效地计算解链温度。然而，它是基于不考虑螺旋扭曲或任何其他相关分子尺寸的哈密顿量。在这里，我们从一个更现实的3D模型，并制定出几个近似，以达到一个新的非线性一维哈密顿与扭曲角的依赖。我们的近似值进行了数值比较，全三维计算，并建立其有效性，在政权的小角度。对于长的DNA序列，我们得到尖锐的，一阶的熔化，过渡。
2020-05-25 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
DNA Origami Catenanes Templated by Gold Nanoparticles
机械联锁分子是拓扑化学领域的重大突破，推动了分子机械的蓬勃发展。作为互锁分子的典型实例，索烃包括像链中的连接件一样彼此穿过的大环。受过渡金属模板链烷合成方法的启发，本工作展示了以金纳米颗粒为模板的DNA折纸链烷的分级组装。成功地产生了含有两个、三个或四个互锁环的DNA折纸链烷。特别地，通过释放互连的金纳米颗粒，可以使各个索烃内的折纸环相对于彼此自由。这项工作将为基于DNA的分子结构的丰富进展奠定基础，这些分子结构具有独特的结构可编程性和明确的拓扑结构。
2021-04-30 physics.bio-ph physics.optics
Secondary structure formation of homopolymeric single-stranded nucleic acids including force and loop entropy: implications for DNA hybridization
环是折叠的DNA和RNA分子中必不可少的二级结构元件，并且在接近解链转变时增殖。使用的核酸二级结构的理论，占对数熵cln m的长度为m的循环，我们研究均聚单链核酸链下的外力和不同的温度。在长链的热力学极限中，链显示低温/低力紧凑（折叠）结构和高温/高力熔融（未折叠）结构之间的相变。c对相图，临界指数，熔化，和力延伸曲线的影响，推导出解析。当拉力为零时，只有在环指数2 < c < 2.479的有限范围内，才可能发生熔融转变;当c <= 2时，链总是处于折叠相，而当2.479 < c时，链总是处于展开相。力诱导的熔融转变与奇异行为是可能的所有环指数c < 2.479，可以观察到实验单分子力谱。这些发现对双链核酸的杂交或变性有意义。用于核酸双链体解链的波兰-谢拉加模型不允许双链的变性区域中相同链上的核苷酸之间的碱基配对。如果序列允许这些链内碱基对，我们表明，对于一个现实的循环指数C ~ 2.1明显的二级结构内出现的单链。这导致双链体的熔化温度低于Poland-Scheraga模型的预测。此外，这些二级结构使表征双链的变性区域的重量的有效环指数重新归一化，并且因此影响双链体解链转变的普遍方面。
2011-04-28 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Gold nanocrystal-mediated sliding of doublet DNA origami filaments
滑动是机械中最基本的机械运动之一。在宏观系统中，双齿条齿轮机器使用齿轮沿相反方向滑动两个线性轨道。在微观系统中，驱动蛋白-5蛋白交联并分开反平行微管，促进纺锤体双极性和有丝分裂期间的伸长。在这里，我们展示了一个人工纳米级的模拟，其中金纳米晶体可以介导协调滑动的两个反平行的DNA折纸丝由DNA燃料供电。沿相反方向的逐步和可逆的滑动原位监测和确认使用荧光光谱。一个理论模型，包括不同的能量转移机制的开发，以了解所观察到的荧光动力学。我们进一步表明，这种滑动也可以发生在多个DNA侧锁的存在下，引入抑制相对运动。我们的工作丰富了基于DNA的纳米机器人的工具箱，朝着分子纳米工厂的愿景又迈进了一步。
2021-04-30 physics.bio-ph physics.optics
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
Order of the phase transition in models of DNA thermal denaturation
我们研究了一个描述双链DNA链解链的模型的行为。对具有位移相关刚度常数和Morse现场势的模型进行了数值分析;取决于刚度参数，示出具有（i）具有“nu_vertical”= -β = 1的二阶过渡，“nu_parallel”= gamma/2 = 2（Morse势的短程吸引部分的特征）或（ii）具有有限熔化熵、不连续的束缚对分数、发散的关联长度的一级跃迁，临界指数“nu_vertical”= - beta = 1/2，“nu_parallel”= gamma/2 = 1。
2000-04-29 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Conformation And Mechanical Response of Spray Deposited Single Strand DNA on Gold
吸附在表面的DNA链的单分子力谱是一种在空气或液体环境中用于量化其机械性能的强大技术。尽管到目前为止，力响应仅限于展开事件，但单碱基检测在更剧烈的清洁条件下（例如超高真空）可能是可能的。在这里，我们报告的高分辨率成像和拉尝试在低温（5K）的单链DNA（ssDNA）分子组成的20个胞嘧啶碱基吸附在Au（111）的扫描探针显微镜和数值计算。利用电喷雾沉积技术，ssDNA成功地从溶液转移到保持在超高真空的表面上。实空间表征表明，ssDNA在金上具有与数值计算一致的无定形结构。随后的衬底退火促进溶剂分子、作为单个分子的DNA的解吸以及DNA自组装的形成。此外，已经进行了通过力谱的拉伸实验以测量ssDNA在分离时的机械响应。在力曲线中观察到0.2至0.3nm的周期图案，该图案由单核苷酸碱基在金上的粘滑引起。虽然在力曲线中获得了分子内响应，但由于吸附在金上的ssDNA的复杂结构，不可能清楚区分每个核苷酸的分离。
2018-04-05 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Anomalous DNA hybridisation kinetics on gold nanorods revealed via a dual single-molecule imaging and optoplasmonic sensing platform
本研究开发了首个集成光等离子传感与DNA-PAINT检测的双单分子成像平台，揭示了金纳米棒上DNA杂交结合速率随时间下降的异常动力学现象，并指出其源于不可逆杂交事件的积累与稳定化机制。
2022-10-27 physics.bio-ph physics.optics
Thermal and mechanical properties of a DNA model with solvation barrier
本文在考虑溶剂相互作用的介观Peyrard-Bishop-Dauxois模型框架下研究了DNA变性的热力学行为。通过分析均匀A-T序列的熔化转变，我们可以设定合适的模型参数值，并研究系统中气泡的形成和稳定性。然后，我们专注于P5启动子序列的情况下，并使用主成分分析的轨迹提取的主要信息的动力学行为的系统。我们发现，这种分析方法给出了一个很好的协议与以前的生物学结果。
2010-09-08 physics.bio-ph q-bio.BM
Twist versus Nonlinear Stacking in Short DNA Molecules
双螺旋的变性是基本生物学功能的模板，例如涉及局部波动开口形成的复制和转录。在介观哈密顿模型的框架下研究了DNA的异质短序列，即$\sim 100$碱基对的变性转变，该模型考虑了分子的螺旋几何形状。讨论了路径积分方法应用于分子物理性质预测分析的理论背景。相对于基态的碱基对位移被视为路径，其温度依赖的幅度由热波长。在任何温度下，碱基对路径的集合都是按照模型势和热力学第二定律来选择的。配分函数结合了碱基对热波动的影响，其在接近变性时变得更强。这种转变表现为从富含腺嘌呤-胸腺嘧啶碱基对的分子片段开始的渐进现象。计算平衡热力学，我们专注于扭转的互补链的分子轴和非线性堆积势之间的相互作用：它表明，后者影响的熔融配置文件，只有当旋转自由度包括在哈密顿量。使用阶梯哈密顿模型的DNA互补链在预熔化制度的质疑。
2014-04-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Denaturation of Circular DNA: Supercoil Mechanism
通过将Poland-Scheraga模型扩展到包含缠绕自由度，分析了环状DNA中发生的变性转变。我们考虑的情况下，均聚物的双链螺旋的缠绕数，释放的环变性，被吸收的\emph{supercoils}。我们发现，在线性DNA的情况下，由循环指数$c$决定的过渡的顺序。当$c$接近2时，线性DNA中$c>2$的PS模型所显示的一级跃迁被任意高阶的连续跃迁所取代，而$1<c\le2$体系中线性情况下的二级跃迁消失.此外，我们的分析表明，在固定的连接数下的熔化是一个\emph{condensation transition}，其中的冷凝物是一个宏观环，出现在临界温度以上。
2011-11-20 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Thermodynamic relations for DNA phase transitions
从纯热力学的角度考虑力诱导的双链DNA解链跃迁。这种分析为我们提供了一组关系，可以用来检验微观理论和实验。热力学方法是基于拉链状态下力的不可穿透性的假设。熔化和解压缩转换被认为是在同一框架下，并与现有的统计模型的结果进行比较。然后将分析扩展到可能的连续解压缩过渡。
2014-04-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Mechanism of Threshold Elongation of DNA Macromolecule
在唯象方法的框架下研究了DNA大分子在外力作用下的阈值伸长（过拉伸）机制。当考虑任务时，考虑到双链DNA是具有一组亚稳态的多态性大分子。根据所提出的机制，DNA阈值延伸可以作为大分子向亚稳态形式的合作结构转变而发生，所述亚稳态形式由外力稳定。为了描述DNA的过度拉伸，建立了包含外部（拉伸）和内部（构象）位移分量的模型。如所假设的，两种组分在双螺旋转化的途径上偶联。结果表明，在力的作用下，DNA的变形分两个阶段进行。首先是双螺旋结构的重组，导致DNA大分子构象双稳态的形成。在第二阶段，构象转变及其引起的变形作为阈值过程始终覆盖大分子。计算的DNA超拉伸过程的特性与实验数据的比较表明，良好的协议。结合已有文献数据对实验结果进行了分析，得出结论：双螺旋中的过拉伸转变是一个动力学过程，可以在DNA链中扩散。同时，在A $\cdot$ T含量丰富的DNA中，由于大的耗散，过度拉伸过程导致力诱导的熔融转变，并且应该具有近似静态的特征。
2016-02-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Trapping of 27 bp - 8 kbp DNA and immobilization of thiol-modified DNA using dielectrophoresis
介电电泳捕获6个不同的DNA片段，大小从27到8416 bp不等，已研究使用共聚焦显微镜。研究了DNA长度和纳米级指尖电极之间的收缩尺寸对捕获效率的影响。利用有限元模拟结合实验数据的分析，不同大小的DNA片段的极化率已被计算为不同的频率。此外，固定化捕获的己烷-和DTPA-改性的140 nm长的DNA的金纳米电极的末端进行了实验量化和观察支持密度泛函理论计算。
2007-06-25 cond-mat.other cond-mat.soft physics.bio-ph
