BIOPHYSICS RESEARCH DIGEST
生物物理科研日报
2026-11-03 · 完整自然日 · 精选 19 篇(期刊 7、预印本 12)
复凝聚体液滴作为 RNA 聚集体固液转变的液化剂
Coacervate droplets as a liquefier for the solid-to-liquid transition of RNA aggregates
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Wei Guo
实验与全原子模拟表明,复凝聚体可渗入固化的 RNA–肽聚集体,通过纳米尺度分子缓冲削弱交联网络并诱导宏观液化;小分子阴离子形成的复凝聚体效果最佳,还可恢复模型病理聚集体中被沉默 RNA 的功能。
推荐理由: 提出主动调控生物分子凝聚体材料状态的可设计机制,兼具软物质新意与生物物理意义。
利用位移对称性构建远离平衡的有效场论
Building Far-from-Equilibrium Effective Field Theories Using Shift Symmetries
Physical Review Letters · 第一作者:Xin An
作者以位移对称性为原则构建远离平衡的流体动力学有效作用量,把弱耦合与强耦合场论中不同的非流体瞬态统一为该对称性的不同实现,并纳入流体动力学区外的随机涨落及可插值混合模型。
推荐理由: 为远离平衡热化建立统一有效场论结构,基础非平衡理论贡献突出。
含复凝聚体液滴中的双相酶反应
Biphasic enzymatic reaction in coacervate-containing droplets
Nature Communications · 第一作者:Yuhao Geng
作者构建单液滴含单复凝聚体的微流控阵列,结合时空成像、整体动力学和数学模型,定量连接分子跨相重分布、反应驱动通量与酶促去磷酸化,并展示复凝聚相的噪声缓冲作用。
推荐理由: 直接研究受限双相液滴中的反应—扩散耦合和催化调控,是生物凝聚体与非平衡软物质的重要工作。
油水界面上的气膜自发扩展
Spontaneous gas film expansion at an oil–water interface
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Bowen Zhang
作者证明微柱限域可通过润湿、毛细压力与气体输运耦合,使热力学上不利的气膜在油水界面自发横向扩展;建立的输运—毛细框架预测形态转变和特征时间,且空间图案化微结构可控制传播路径。
推荐理由: 揭示限域多相界面中的非平衡形态转变与可编程传播,是界面软物质的重要结果。
亚细胞区室决定信号优势:内体 cAMP 压倒同一受体并发的质膜 RhoA 激活
Subcellular compartment determines signal dominance: Endosomal cAMP overrides concurrent plasma membrane RhoA activation from a single receptor
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Sofya Savransky
同一 GPCR 激活后,质膜 G13/RhoA 与内体 Gs/cAMP 信号功能相反;持续的内体 cAMP 可压倒质膜 RhoA 激活并反转净输出,阻断内吞或内体 Gs 会完全逆转该结果。
推荐理由: 清楚展示信号空间区室如何决定细胞网络输出,对动态信号生物物理有价值。
快冷与慢冷:表征冷冻电镜玻璃化效应及平衡群体恢复
Cooling fast and slow: Characterizing the effects of vitrification in cryo-EM and the subsequent recovery of equilibrium populations
Proceedings of the National Academy of Sciences · 第一作者:Robert Clark
长时间分子动力学和马尔可夫态模型显示,冷却持续时间长于其特征时间的构象态更能抵抗玻璃化伪影;作者进一步提出从玻璃化系综恢复平衡布居的热力学推断框架。
推荐理由: 定量处理冷冻电镜样品制备对构象系综的非平衡扰动,方法意义明确。
自由表面附近固定浸深自推进波动水翼的流体动力学
Hydrodynamics of a self-propelled undulating hydrofoil at fixed submergence near a free surface
Journal of Fluid Mechanics · 第一作者:Tian-Yu Gao
数值研究显示,自推进波动水翼靠近自由表面时巡航速度随浸深减小而下降,效率则存在最优浸深;浅水条件下还存在使速度最大的波长,并给出速度、浸深与波长的标度关系。
推荐理由: 与生物启发推进及自驱动流体力学直接相关,方法和结论较明确。
活性趋化 Janus 粒子的动态成簇
Dynamic clustering of active chemotactic Janus particles
arXiv · 第一作者:Joël Mabillard
三维扩散泳模型和线性稳定性分析显示,活性趋化 Janus 胶体的动态成簇区在相图中占据稳健范围;成簇源于 Keller–Segel 塌缩与运动诱导相分离的共同作用,并被化学场对取向的耦合阻滞。
推荐理由: 统一两类核心活性物质成簇机制,理论贡献明确且高度贴合主线。
预印本,尚未经同行评议。
通过非局域噪声在随机组织中设计可调超均匀性
Designing tunable hyperuniformity in random organization through nonlocal noise
arXiv · 第一作者:Yusheng Lei
作者在偏置随机组织中构造两种非局域噪声机制,证明粒子动力学产生的噪声谱可选择超均匀指数,同时保留普通扩散和质心守恒;连续场论与粒子模拟支持结构因子长波标度可由幂律位移分布连续调节。
推荐理由: 把可设计微观驱动与非平衡超均匀长程关联直接连接,具有清晰理论新意。
预印本,尚未经同行评议。
分子机器测量生物膜纳米力学
Molecular machines measure the nanomechanics of biological membranes
bioRxiv · 第一作者:Rottensteiner, A. · 通讯作者:Stefan Howorka
作者用 DNA 纳米技术制造可自主结合膜、局部压入并把纳米级形变转为光学读出的分子机器,可并行测量膜弹性;进入细胞后,该工具分辨出较软的内部膜区室与较硬的胞质膜。
推荐理由: 将压痕力学缩小至分子尺度并实现活细胞膜纳米力学读出,方法新颖且高度相关。
预印本,尚未经同行评议。
手性螺旋聚合物的力学性质:从单丝到肌动蛋白束
Mechanical properties of chiral helical polymers-from single filaments to actin bundles
arXiv · 第一作者:Amir Khosravanizadeh
作者建立保持螺旋性和手性的高度粗粒化细丝模型,并匹配实验肌动蛋白力学;模拟显示马达沿螺旋细丝运动会产生手性运动,成束后马达施加转矩,引发旋转、卷曲和螺旋屈曲。
推荐理由: 直接连接细胞骨架手性、细丝力学与马达驱动集体动力学,和生物活性物质高度相关。
预印本,尚未经同行评议。
机械耦合使上皮细胞群在到达瓶颈前预先变窄
Mechanical coupling narrows an epithelial colony before it reaches a bottleneck
bioRxiv · 第一作者:Yu, S.-M. · 通讯作者:Steve Granick
MDCK 单层在进入较窄通道前即从侧壁脱离并横向收缩,伴随非周期流向反转、正速度散度和边缘 E-cadherin/F-actin/ 肌球蛋白 -II 高张力带;敲低 E-cadherin 会消除这些预响应。
推荐理由: 揭示黏附与主动机械耦合如何使组织提前适应几何瓶颈,直接相关于活性组织流动。
预印本,尚未经同行评议。
水合多孔基底调控细菌湍流的时空动力学
Hydrated porous substrates modulate the spatiotemporal dynamics of bacterial turbulence
arXiv · 第一作者:Zixiang Lin
稀、密大肠杆菌悬浮液实验显示,琼脂浓度以非单调方式影响近界面集体动能,且随时间出现更短空间关联、更长时间关联和更小流动结构;加入渗流与滑移的平均场动理学稳定性分析定性解释了这些基底依赖变化。
推荐理由: 直接研究多孔边界对活性细菌湍流强度、持续性和空间组织的调控,和研究主线高度吻合。
预印本,尚未经同行评议。
通过几何投影模拟硬胶体和黏性胶体的长时布朗动力学
Long-time Brownian dynamics of hard and sticky colloids by geometric projection
arXiv · 第一作者:Rémi Martin
作者用几何投影替代硬球排斥、黏性键和硬壁近接触刚性力的显式积分,使过阻尼布朗动力学可跨越更长时间;方法保持结构与扩散并复现聚集动力学,计算可达物理时间提高一至两个数量级。
推荐理由: 为致密约束胶体的长时布朗动力学提供有效粒子尺度工具,软物质方法贡献明确。
预印本,尚未经同行评议。
用机器学习粗粒化模型探索脂质世界
Exploring the World of Lipids with Machine-Learned Coarse-Grained Models
arXiv · 第一作者:Aldo S. Pasos-Trejo
作者将物理项与图神经网络结合,训练隐式溶剂 POPC 粗粒化势;模型较现有模型更准确复现膜结构与动力学,并在训练范围外稳定囊泡、重现膜和囊泡自组装及孔洞封闭。
推荐理由: 面向脂质膜复杂协同行为的机器学习粗粒化模型,对生物软物质模拟价值突出。
预印本,尚未经同行评议。
核纤层变形与重塑的预测性力化学建模框架
A predictive mechanochemical modeling framework for the deformation and remodeling of the nuclear lamina
bioRxiv · 第一作者:Francis, E. A. · 通讯作者:Padmini Rangamani
有限元模型将核膜—纤层的非线性弹性变形与纤层重塑、核质运输耦合,预测纳米柱间距对核膜张力、YAP/TAZ 入核和破裂概率的影响,并由实验验证关键趋势。
推荐理由: 把微环境拓扑、核力学与生化运输统一起来,是细胞力学生物学的重要工作。
预印本,尚未经同行评议。
单分子扩散揭示膜蛋白在靶膜表面的快速平移
Single Molecule Diffusion Studies Reveal Rapid Translations Across Target Membrane Surfaces for both p40Phox PX domain and Class III PI3K VPS34 Complex 1, the Autophagy Lipid Kinase
bioRxiv · 第一作者:Lizardos, L. · 通讯作者:Joseph J Falke
单分子追踪显示 PX 结构域和 VPS34 复合物先在阴离子膜表面进行静电跳跃,随后进入摩擦更大的稳定二维扩散;特异脂质控制稳定停靠及再跳跃行为。
推荐理由: 直接解析膜蛋白表面搜索与停靠动力学,是膜生物物理的重要机制。
预印本,尚未经同行评议。
用于大分子蛋白动力学、变构与动力学的可扩展接触门控随机算符和普适降维律
Scalable Contact-Gated Stochastic Operators and Universal Reduction Laws for Macromolecular Protein Dynamics, Allostery, and Kinetics
bioRxiv · 第一作者:Singh, M. · 通讯作者:Mehardeep Singh
作者在多种蛋白和显式溶剂轨迹上构建接触门控、满足热力学约束的随机降阶算符,利用局域稀疏接触图提升尺度扩展,并报告其可预测慢模、NMR 序参量、变构通路与反应坐标记忆。
推荐理由: 面向蛋白动力学与变构的连续随机降阶框架具有明确计算生物物理价值。
预印本,尚未经同行评议。
FoxO1 与 HNF1α 协同重塑核小体结构和机械稳定性以激活转录
FoxO1 and HNF1α cooperatively remodel nucleosome architecture and mechanical stability to activate transcription
bioRxiv · 第一作者:Florez Ariza, A. J. · 通讯作者:Eva Nogales
冷冻电镜与力谱显示,FoxO1 促进核小体远端 DNA 解包并降低机械稳定性,HNF1α 则以不同方式重塑解体动力学;二者协同招募并改变受力解体路径,细胞内足迹分析支持相应染色质状态变化。
推荐理由: 直接连接转录因子协同、核小体结构和机械稳定性,是染色质力学生物学的重要结果。
预印本,尚未经同行评议。
依据标题与摘要整理;论文链接指向原始出处。