包含双螺旋结构转变的细菌超螺旋 DNA 高分子模型
生物物理
2019-06-26 v1 生物大分子
摘要
DNA 超螺旋（DNA 的欠绕或过度缠绕）是一种关键物理机制，既参与细菌基因组的压缩，又使基因组序列采取多种结构形式。DNA 超螺旋可能导致编织状超结构（plectonemes）的形成，或可能在局部破坏典型 B-DNA 的稳定性，产生解链泡、左手 Z-DNA 及其他功能性替代形式。由于缺乏能够捕捉长 DNA 分子多尺度性质的预测性高分子模型，对这些结构相对比例的预测一直受限。本工作中，我们通过扩展 DNA 的自避棒状链模型来解决此问题，使链的每一位点都被赋予一个反映 DNA 形式变化的额外结构自由度。该模型的高效模拟揭示了其在捕捉长链（此处最长达 21 kb）多尺度性质方面的适用性，与磁镊实验报道一致。良好控制的近似进一步在高力区给出热力学性质的精确解析估计，结合实验提供了推断描述替代形式的物理参数的简洁而有力的框架。就此，利用模拟数据，我们发现高于 2 pN 力下的伸长曲线本身可能因欠定问题导致错误的参数估计。因此我们依据这些发现重新审视已发表数据，并讨论先前提出的针对解链及左手 DNA 形式的参数组的适用性。总之，我们的工作为可扩展的细菌 DNA 定量模型铺平了道路。
引用
@article{arxiv.1904.11453,
title = {A polymer model of bacterial supercoiled DNA including structural transitions of the double helix},
author = {Thibaut Lepage and Ivan Junier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1904.11453},
year = {2019}
}
备注
To appear in Physica A