An associative memory Hamiltonian model for DNA and nucleosomes

DNA超螺旋 核小体 哈密顿量(控制论) DNA 物理 持续时间 染色质 结合属性 扭转 生物系统 生物物理学 拓扑(电路) 计算机科学 生物 遗传学 量子力学 数学 几何学 分子 纯数学 数学优化 DNA复制 组合数学
作者
Weiqi Lu,José N. Onuchic,Michele Di Pierro
出处
期刊:PLOS Computational Biology [Public Library of Science]
卷期号:19 (3): e1011013-e1011013 被引量:3
标识
DOI:10.1371/journal.pcbi.1011013
摘要

A model for DNA and nucleosomes is introduced with the goal of studying chromosomes from a single base level all the way to higher-order chromatin structures. This model, dubbed the Widely Editable Chromatin Model (WEChroM), reproduces the complex mechanics of the double helix including its bending persistence length and twisting persistence length, and the temperature dependence of the former. The WEChroM Hamiltonian is composed of chain connectivity, steric interactions, and associative memory terms representing all remaining interactions leading to the structure, dynamics, and mechanical characteristics of the B-DNA. Several applications of this model are discussed to demonstrate its applicability. WEChroM is used to investigate the behavior of circular DNA in the presence of positive and negative supercoiling. We show that it recapitulates the formation of plectonemes and of structural defects that relax mechanical stress. The model spontaneously manifests an asymmetric behavior with respect to positive or negative supercoiling, similar to what was previously observed in experiments. Additionally, we show that the associative memory Hamiltonian is also capable of reproducing the free energy of partial DNA unwrapping from nucleosomes. WEChroM is designed to emulate the continuously variable mechanical properties of the 10nm fiber and, by virtue of its simplicity, is ready to be scaled up to molecular systems large enough to investigate the structural ensembles of genes. WEChroM is implemented in the OpenMM simulation toolkits and is freely available for public use.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
朗朗书生发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
Haoyun完成签到,获得积分10
1秒前
小懒发布了新的文献求助10
2秒前
小羊发布了新的文献求助10
2秒前
xyxsmile完成签到,获得积分10
2秒前
Echogaogao完成签到,获得积分10
2秒前
花椒完成签到,获得积分10
2秒前
JamesPei应助YML采纳,获得10
2秒前
LeBron发布了新的文献求助10
3秒前
星星的梦完成签到,获得积分10
3秒前
Heria发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
bailay完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
4秒前
Luckyseven发布了新的文献求助10
5秒前
羊羊羊发布了新的文献求助10
5秒前
ggggg完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
盯盯盯发布了新的文献求助10
5秒前
silstorm发布了新的文献求助10
5秒前
筱筱完成签到,获得积分10
6秒前
选择性哑巴完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
6秒前
毛果完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
yuzhu发布了新的文献求助20
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
8秒前
8秒前
ggggg发布了新的文献求助10
8秒前
科研通AI6.2应助Flora采纳,获得10
8秒前
美好易发布了新的文献求助10
8秒前
xinluli完成签到,获得积分10
9秒前
小马甲应助清爽的梦菡采纳,获得10
9秒前
科研小天才关注了科研通微信公众号
9秒前
Tiliar完成签到,获得积分10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Polymorphism and polytypism in crystals 1000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
Social Work and Social Welfare: An Invitation(7th Edition) 410
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6052583
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7867865
关于积分的说明 16275318
捐赠科研通 5198100
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2781296
邀请新用户注册赠送积分活动 1764196
关于科研通互助平台的介绍 1645986