Direct observation of large temperature fluctuations during DNA thermal denaturation
本文报道了直接测量双链DNA热变性相变时低频温度涨落的方法。仅在变性发生的温度范围内发生的波动比预期的平衡波动大几个数量级。在相同序列的单链DNA中不存在。在给定温度下的波动也取决于等待时间，并在几个小时的范围内消失。结果表明，在25-30 k_{B} T_{0}（T_{0} = 300 K）的温度范围内，由于通过势垒跃迁而处于动态平衡的变性碱基对和闭合碱基对的共存，导致了大的涨落.
2006-02-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Dynamical model based on finite stacking enthalpies for homogeneous and inhomogeneous DNA thermal denaturation
我们提出了一个DNA热变性的非线性动力学模型，它是基于化学最近邻计算中所使用的有限堆积模型。在这个模型中，有限的堆叠hysterpies被证明是负责计算熔化曲线的尖锐性。转移积分和分子动力学计算表明，所提出的模型导致良好的协议与已知的实验结果均质和非均质DNA。
2005-12-06 physics.bio-ph
Comment on ``Statistical Mechanics of a Nonlinear Model for DNA Denaturation''
在这封信中，我们指出了Peyrard和Bishop的一封信中的不准确数字，他们研究了DNA变性的非线性模型的统计力学。我们给出了正确的数字。
1998-11-19 physics.bio-ph q-bio
DNA denaturation bubbles at criticality
在Peyrard-Bishop-Dauxois模型的框架内详细研究了DNA变性气泡的平衡统计性质。气泡的形成在均匀的DNA中被发现关键取决于非线性碱基堆积相互作用的存在。延伸超过小于10个碱基对的小气泡与比较大气泡大得多的每个位点的形成自由能相关。当接近临界温度时，与气泡进一步生长相关的自由能变得非常小。在不同温度下不同大小的气泡的平均位移曲线的分析显示，在没有非线性堆叠的情况下，几乎相同的缩放形状;非线性堆叠导致大小气泡的不同缩放形状。
2008-02-15 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
Mapping between the order of thermal denaturation and the shape of the critical line of mechanical unzipping in 1-dimensional DNA models
在这封信中，我们调查的热变性和机械解压缩的两个模型的DNA，即Dauxois-Peyrard-Bishop模型和我们最近提出的一个变体之间的联系。我们表明，在机械解压缩实验中，将压缩的DNA序列与解压缩的DNA序列分开的临界线是温度-力平面中的幂律。我们还证明了相应的临界指数是成比例的临界指数α，它表征的行为的比热在附近的热变性的临界温度的调查模型。
2010-01-04 physics.bio-ph
Single molecule study of the DNA denaturation phase transition in the force-torsion space
我们使用“磁镊”技术来揭示DNA在力-扭转空间中的结构转变。特别是，我们专注于对应于负超螺旋的区域。这些区域的特征在于形成所谓的变性泡，其在DNA的复制和转录中具有重要作用。我们实验映射的力扭转空间的变性发生的区域。我们观察到DNA延伸的大波动发生在该区域的边界之一，即，当变性气泡和原丝体的形成竞争时。为了描述实验，我们引入了一个适当的扩展的经典模型。该模型正确地描述了变性区域的位置，过渡边界，和DNA延伸波动的测量值。
2012-03-28 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph
Control of DNA denaturation bubble nucleation to advance nano-biosensing
在要求苛刻的生物传感环境中，提高选择效率策略已成为一个具有重要意义的问题。含有200至400个碱基对的DNA微环，也称为microDNA，是自然界中发现的超螺旋DNA环的代表。它们的短尺寸使它们非常容易扭动和扭曲，这是已知的在DNA变性中起核心作用。我们研究微环长度和超螺旋密度，诱导DNA变性气泡的纳米尺寸和控制定义明确的长寿命。介观建模和加速动力学模拟使我们能够准确地研究与长寿命变性气泡的成核和闭合机制相关的热力学和动力学性质。我们的研究结果为新型的DNA生物传感器铺平了道路，对特定的DNA结合蛋白具有更高的选择性。
2018-05-11 cond-mat.soft physics.bio-ph
The dynamics of the DNA denaturation transition
用Peyrard-Bishop-Dauxois模型研究了DNA变性的动力学。在变性温度以下，双链聚合物的变性速率作为长度的函数呈指数下降。在Tc以上，速率显示最小值，但随后作为长度的函数增加。我们还研究了顺序和溶剂摩擦的影响。根据碱基对的顺序，具有相同数量的弱碱基对和强碱基对的分子可以具有显著不同的打开速率。
2012-04-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-ph
Bubbles, clusters and denaturation in genomic DNA: modeling, parametrization, efficient computation
本文使用介观，非线性晶格动力学（Peyrard-Bishop-Dauxois，PBD）建模来描述DNA在变性温度以下和附近的热性质。计算效率的符号介绍了相关的统计力学。计算的熔化配置文件的长和短的异质序列，使用最近推出的重新参数化的PBD模型，并严格讨论。扩展开放的气泡和绑定集群的统计制定和结果，为选定的例子。
2011-02-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
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
Localization of Denaturation Bubbles in Random DNA Sequences
我们研究了长的、拉伸的DNA随机序列中扭曲诱导的变性泡的热力学和动力学行为。与弱扭曲相关联的小气泡是离域的。在阈值扭矩以上，几十个碱基或更大的气泡变得优先定位于富含\AT的区段。在本地化的制度，气泡表现出“老化”和移动亚扩散与连续变化的动态指数。这些性质是使用大偏差理论的结果与标度参数，并验证了蒙特卡罗模拟。
2003-02-28 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
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
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
The thermal denaturation of Peyrard-Bishop model with an external potential
利用统计力学方法研究了不同类型的外电势对DNA Peyrard-Bishop变性的影响。用转移积分方法得到配分函数，并进一步用含时微扰法计算了氢键的伸缩。结果表明，在较低的温度下，所有类型的外电位都加速了变性过程。特别是，它是认为，高斯潜力与无穷小的宽度复制一个恒定的力在一端的DNA序列已经做了一些以前的工作。
2012-06-21 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.BM
1/f fluctuations of DNA temperature at thermal denaturation
我们从理论上研究了DNA接近变性时的温度波动，并观察到这些波动在临界温度处的强烈增强。虽然在低得多的频率范围内，但在Nagaptori等人的最近实验工作中也报道了这种急剧增加[Phys. Rev. Lett. 96，038102（2006）]。我们发现，而不是有没有增强的温度波动时，朗之万方程的耗散系数被假定为大于几十ps-1，并指出在实际实验中的溶剂可能的作用。我们寻求大气泡的生长和温度波动的增强之间可能的相关性，但没有发现直接的证据。最后，我们发现，无论是增强的波动，也没有1/f的依赖性观察到在一个单一的碱基对的规模，而这些属性时，大量的碱基对的贡献求和。因此，我们的结论是，这两种效果的结果从集体运动的相关长度在变性的发散促进。
2007-03-07 physics.bio-ph
Thermal and mechanical denaturation properties of a DNA model with three sites per nucleotide
在本文中，我们表明，粗粒模型的DNA，这已经提出了最近由Knotts，Rathore，Schwartz和de Pablo（J. Chem. Phys. 126，084901（2007）），可以适用于描述的热和机械变性的长DNA序列通过稍微调整的碱基配对的贡献。调整后的模型导致（i）临界温度与实验的和从统计模型中获得的一致性很好的长均匀序列，（ii）一个现实的阶梯状变性行为的长不均匀序列，和（iii）在环境温度下的临界力的顺序为10 pN，接近测量值。调整后的模型进一步支持的结论，即热变性的长均匀序列对应于一阶相变，并产生一个临界力等于σ =0.70的临界指数。这个模型在几何和能量上都是现实的，在这个意义上，大多数蛋白质结合的螺旋结构和凹槽都得到了令人满意的再现，而破坏碱基对所需的能量和力都在预期的范围内。因此，它代表了一个有前途的工具，研究动态的DNA-蛋白质特异性相互作用在一个前所未有的细节水平。
2011-08-26 physics.bio-ph q-bio.BM
The continuum limit of the Poland-Scheraga DNA denaturation model
本文基于场论推导了长DNA分子的相图，发现两种稳定固定点，其中一种导致连续相变，另一种导致一级相变。
2026-07-14 cond-mat.soft physics.bio-ph
Investigation of DNA denaturation in Peyrard-Bishop-Dauxois model by molecular dynamics method
在Peyrard-Bishop-Dauxois模型下，用直接分子动力学模拟方法研究了$(PolyA/PolyT)_{100}$双链体到变性态的相变.计算了双链体的总能量和热容的温度依赖性。所应用的方法可用于计算任何长度和核苷酸组成的双链体的统计特性。
2018-11-08 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Dynamical versus statistical mesoscopic models for DNA denaturation
最近，我们提出了一个动态介观模型的DNA，这是基于，像统计的，网站相关的有限堆叠和配对的双折射。在本文中，我们首先描述了如何改变这个模型的参数，以获得更好的协议与实验结果，没有解决到现在为止，如机械解压缩，临界温度的序列长度的演变，和温度分辨率的预测。我们表明，新参数的模型提供的结果是在定量的统计模型所获得的协议。动力学模型的临界性质的调查表明，DNA变性看起来像一个一级相变在一个广泛的温度区间，但必然存在，非常接近的临界温度，交叉到另一个政权。在第二种状态下熔融动力学的确切性质仍有待阐明。我们最后指出，从统计和动力学模型推断的熔化过渡的物理描述是不完全相同的，并讨论我们的模型从生物学的角度来看的相关性。
2008-11-19 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
Bubbles and denaturation in DNA
从统计物理学的角度来看，DNA的局部开放是一个有趣的现象，但也是其生物功能所必需的。例如，如果没有DNA双螺旋的解旋，我们遗传密码的转录和复制就无法发生。虽然这些生物过程是由蛋白质驱动的，但这些生物开口与由于热波动而自发形成的气泡之间可能存在关系。介观模型，如Peyrard-Bishop-Dauxois模型，相当准确地再现了一些实验变性曲线和急剧的相变的热力学极限。因此，人们很想知道这些模型是否可以用来预测DNA的生物活性。在以前的研究中，我们介绍了一种方法，可以获得非常准确的结果，这表明，在这个方向上，以前的一些索赔，基于分子动力学研究，是不成熟的。这可能意味着目前的PBD应该得到改善，或者生物活性只能在涉及与蛋白质和超螺旋应力相互作用的更复杂的框架中预测。在本文中，我们对前面介绍的统计方法进行了详细的描述。此外，对于几个DNA序列，我们给出了一个彻底的分析的气泡统计作为位置和气泡大小的函数和所谓的$l$ -变性曲线，可以通过实验测量。这表明，一些重要的实验观察在本模型中丢失。我们将讨论如何改进现有的模型。
2006-12-22 physics.bio-ph
Strand separation in negatively supercoiled dna
我们考虑了负超螺旋dna链分离的模型，并利用统计力学的概念研究了超螺旋对变性局部化的影响。该模型是基于平均场伊辛系统，耦合一个随机场一维伊辛模型。在小周长假设下，研究了AT和Gc中与DNA相关的字对变性定位的影响。
2003-06-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Tunable Thermal Switching via DNA-Based Nano Devices
DNA有一个明确的结构转变-双链形式变性为两条单链-这强烈影响其热传输特性。我们表明，根据广泛实施的DNA变性模型，可以设计DNA“heattronic”设备，在变性转变（~350 K）的狭窄温度范围内具有快速增加的热导率。电导的这种快速增加或“切换”的起源是当温度越过转变温度和DNA变性时晶格的软化和非线性效应的抑制。最重要的是，我们证明了DNA纳米结具有广泛的热可调性，由于不同的序列和长度，并利用潜在的非线性行为。我们讨论了碱基序列中无序的作用，以及与基因组DNA的关系。这些结果为开发具有非线性结构动力学的材料的热器件以及理解DNA变性的潜在机制奠定了基础。
2012-12-28 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Stacking Interactions in Denaturation of DNA Fragments
在路径积分理论框架下建立了非均相DNA变性的介观模型。碱基对拉伸被视为一维的，时间依赖的路径，有助于配分函数。的路径合奏的大小，它测量系统的协同性的程度，计算与温度一致的模型潜在的物理要求。它示出的系综尺寸强烈变化的分子骨架刚度提供堆叠和熔融转变的功能之间的定量关系。后者是从片段的富含\emph{adenine-thymine}的部分开始的整体平滑交叉。谐波堆积耦合沿$T$轴移动多步变性的发生，但不改变交叉的特征。计算开放碱基对与温度的分数的方法进行了讨论：通过平均的路径合奏的碱基对位移，我们发现，这样的分数信号的多步骤的过渡，在很好的协议所提供的指示比热图。
2011-06-21 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
DNA denaturation bubbles: free-energy landscape and nucleation/closure rates
采用粗粒度元动力学和布朗模拟方法研究了DNA中非超螺旋应力诱导变性气泡的成核和缓慢闭合机制。一个最小的介观模型是使用的双螺旋线是由两个相互作用的珠弹簧旋转股在双工状态与规定的扭转模量。我们证明，时间尺度的成核（分别。关闭）的约10个碱基对的气泡，与实验一致，是与交叉的自由能势垒的$22~k_{\rm B}T$（分别。$T$）。元动力学允许我们准确地重建自由能景观，以表明自由能障碍来自气泡和双态之间的扭转能量的差异，从而突出限制步骤，集体扭曲，控制成核/闭合机制，并访问毫秒范围内的开放时间尺度。与小的呼吸气泡相反，这些超过4个碱基对的气泡具有生物相关性，例如当特定DNA结合蛋白需要预先存在的变性状态时。
2015-01-12 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Plectoneme tip bubbles: Coupled denaturation and writhing in supercoiled DNA
生物信息不仅存储在双螺旋DNA的数字化学序列中，而且还编码在DNA链的机械特性中，这可以影响涉及其读出的生化过程。例如，Lac操纵子中的环的形成可以调节关键基因的表达，并且DNA超螺旋与蓝藻中的节律性圆曲线基因表达密切相关。超螺旋对于真核和原核细胞中基因组的大规模组织也很重要。DNA可以通过扭曲形成环状结构来对扭转应力做出反应，这种环状结构被称为原丝，从而将储存在扭曲中的能量转化为储存在弯曲中的能量。变性气泡也可以放松扭转应力，其吸收欠扭转的能力补偿了断裂键的破坏成本。在这里，我们预测一个新的制度，泡沫形成的plectonemes的尖端，并研究其性质，使用粗粒度的模拟。这些尖端气泡可以发生积极和消极的超螺旋，大大减少了钉扎机制的plectoneme扩散。它们可以导致plectonemes优先定位于AT丰富的区域，因为气泡更容易在那里形成。尖端气泡制度发生的超螺旋密度和力量，通常遇到的DNA在体内，并可用于生物控制的基因组过程。
2014-04-10 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
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
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
On the Pseudo-Schrödinger Equation approximation of the Transfer-Integral operator for 1-dimensional DNA models
转移积分（TI）算子是研究一维模型的统计物理的一种强有力的方法，例如用于描述DNA变性的模型。以一定次数的近似为代价，TI方程可以简化为伪薛定谔方程（PSE），根据该方程，DNA序列等效于在势阱中运动的点粒子。在本文中，我检查了两个不同的一维DNA模型的标准PSE近似的有效性，并表明它不能提供正确的结果，他们都。然后，我提出了一个广义的PSE，这对两个模型之一。最后，我讨论了粒子描述的DNA变性，这是来自这个广义PSE。
2010-11-19 math-ph math.MP physics.bio-ph
Thermomechanics of DNA
在热平衡时均质DNA的热机械行为的理论预测了在扭矩和拉伸下变性的临界温度、稳定的B-DNA的相图、超螺旋、最佳稳定扭矩和作为力诱导的DNA熔化的过度拉伸转变。与可用的单分子操作实验的协议是优秀的。
2011-02-02 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Thermal conductivity of B-DNA
用经典的分子动力学（MD）模拟方法计算了Drew-Dickerson序列d（CGCGAATTCGCG）的B型双链DNA（dsDNA）的热导率.与以前的研究相比，这些研究主要集中在简化的一维模型或粗粒度的DNA模型上，以提高模拟时间，采用全原子模拟来了解B-DNA中的热传导。利用Einstein Green-Kubo平衡和Müller-Plathe非平衡公式研究了100 ~ 400 K温度范围内的热导率。B-DNA在室温下的平衡热导率为1.5 W/m $\cdot$ K，非平衡热导率为1.225 W/m $\cdot$ K。此外，从热导率随温度的变化得到了B-DNA的变性机制。在350 K附近，这与前人用Peyrard-Bishop Dauxois（PBD）模型计算的结果一致。量子热容（$C_{vq}$）提供了关于12-bp B-DNA的德拜和变性温度的额外线索。
2020-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.bio-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
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
Anharmonic stacking in supercoiled DNA
用考虑螺旋几何的介观哈密顿模型分析了短环状DNA分子的多步变性。通过路径积分方法计算的熔融曲线表明，堆叠非谐稳定的双螺旋对氢键的热破坏。扭转是必不可少的模型，以捕捉非线性效应的重要性的材料性能。在零扭曲的梯形模型中，非谐堆积对热力学几乎没有影响。相对于平衡构象，适度非扭曲螺旋显示出对过度扭曲螺旋的能量优势。因此，适度解扭的螺旋更好地维持局部波动开口，并使热驱动的完全链分离更不可能。
2012-03-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Simple Combined Model for Nonlinear Excitations in DNA
基于Englander \cite{A1}的钟摆模型和Peyrard { \it et al.}的微观模型，提出了一个新的DNA变性的简单模型，\cite{A3}所谓的“组合模型”。模型的主要参数为：链间的耦合常数$k$、氢键的平均伸展量$y^\ast$、阻尼常数与驱动力之比$γ/F$。我们证明了不成对碱基的长度$L$和扭结的速度$v$不仅依赖于耦合常数$k$，而且依赖于温度$T$ .我们的结果与以前的工作是一致的。
2007-06-12 physics.atm-clus 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
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
Effect of magnesium ions on dielectric relaxation in semidilute DNA aqueous solutions
用介电谱研究了Mg ~（2+）对半稀释DNA水溶液介电弛豫的影响。De Gennes-Pfeuty-Dobrynin半稀释溶液相关长度是足够低浓度的添加盐的相关基本长度尺度，描述了Mg-DNA溶液的集体性质。在低DNA浓度下没有检测到导致暴露的疏水核心结垢的DNA变性气泡的松弛指纹，因此表明与Na-DNA溶液的情况相比，Mg-DNA溶液中的双链构象的稳定性增加。在与单分子DNA性质有关的基本长度尺度的行为中检测到一些变化，反映了Odijk-Skolnick-Fixman类型的修改的静电屏蔽效应。所有结果一致地表明，Mg 2+离子与DNA以与Na 1+离子类似的方式相互作用，它们的作用主要通过增强筛选来描述。
2013-11-19 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Effect of $TiO_{2}$ nanoparticles on the thermal stability of native DNA under UV irradiation
$TiO_{2}$纳米粒子（NPs）由于其独特的光催化和生物杀灭性能而广泛应用于环境工程、医药、化学和食品工业。纳米颗粒可以产生活性氧，因此，通过氧化应激对活细胞具有毒性作用。外部UV照射可以放大$TiO_{2}$ NP的光催化性质。在这方面，我们已经分析了$TiO_{2}$ NPs对天然DNA在缓冲溶液中的构象和热稳定性的影响，在没有和在UV照射下，利用吸收光谱法，在20-94摄氏度的范围内进行DNA热变性。当DNA从约25 ℃加热至44 ℃时，我们观察到DNA双链体在$TiO_{2}$ NP存在下的稳定化。这种额外的生物聚合物稳定化表明部分DNA解旋是生物聚合物与NP直接结合的结果。我们表明，在3小时内进行的DNA UV处理导致生物聚合物结构的部分解旋。纳米粒子注射到生物聚合物溶液中诱导了在UV照射下对DNA热稳定性的额外影响。实验数据的分析表明，纳米粒子对生物聚合物的影响的性质是复杂的。
2021-11-30 physics.bio-ph
Long range interaction yields a new kind of phase transition
DNA变性、二维润湿、通量线的去钉扎和其它问题映射到具有有效长程相互作用的相变上。它产生巨大的非普适临界指数，任意大的宏观关联长度和波动在有限距离的临界温度。在这个区域附近，吉布斯分布是无效的，热力学必须从第一原理计算。在临界温度以上没有波动。
2003-02-03 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio
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
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
Effect of base-pair sequence on B-DNA thermal conductivity
采用经典的分子动力学（MD）模拟方法对双链（ds）B-DNA的热导率进行了系统的研究。改变碱基对对双链DNA的热导率的影响，需要在分子水平上进行研究。因此，在这项工作中，首先分析了四个序列，即poly（A），poly（G），poly（CG）和poly（AT）。首先，在300 K下，这些序列的长度在4-40个碱基对（bp）之间变化，并计算相应的热导率（$\mathrmκ$）。其次，在100 - 400 K之间的温度依赖的热导率在50 K的步骤中在28 bp长度获得。本文采用Müller-Plathe逆非平衡分子动力学（RNEMD）方法，通过设定温度梯度，得到了所有导热系数。此外，基于AT和CG序列的混合序列，即$\mathrm{A(CG)_{n}T}$（n=3-7）、$\mathrm{ACGC(AT)_{m}GCGT}$（m=0-5）和$\mathrm{ACGC(AT)_{n}AGCGT}$（n=1-4）可以是更好的热电性的假设，研究了这些序列。1-三维晶格被认为在较长的长度上具有发散的热导率，这违反了傅立叶定律。这些都遵循幂律，其中$\mathrm{κ\propto\ L^β}$。在较长的长度上，指数$\mathrmβ$需要满足发散热导率的条件$\mathrmβ>1/3$。我们发现没有这样的显着的傅立叶定律违反通过发散的热导率在80 bp的长度或40 bp的长度。此外，在第二研究的…
2021-04-30 cond-mat.mes-hall physics.bio-ph physics.comp-ph
