双纳米孔拔河中的DNA动力学
软凝聚态物质
2025-09-01 v1 生物物理
摘要
固体纳米孔已成为单分子探测的强大工具，但分子通过孔道的快速且不可控的穿越仍是关键限制。我们先前已证明，由两个近距离孔道组成的主动双纳米孔系统，通过反馈控制的双电迁移，显示出实现受控、减缓穿越的前景。通过将DNA置于特殊的拔河配置中实现穿越控制，即在每个孔道上施加反向电迁移力，以捕获被双孔道共捕获的DNA分子。本文中，我们系统地探讨了DNA在双纳米孔拔河中的穿越物理，特别关注基于T-DNA模型（166 kbp）的较长双链DNA。我们发现，较长的分子可在孔道之间的contour不对称分配下被拔河状态中捕获。其次，我们探讨了DNA从拔河配置中脱离的物理机制，特别关注DNA自由端逃逸的动力学，尤其是自由端速度如何取决于孔道电压、DNA尺寸以及是否存在额外的DNA链位于孔道之间（即折叠穿越的存在）。这些发现验证了基于首次到达模型所得的理论预测，并为理解拔河中分子脱离机制提供了新见解。
引用
@article{arxiv.2508.21144,
title = {DNA Dynamics in Dual Nanopore Tug-of-War},
author = {Zezhou Liu and Wangwei Dong and Thomas St-Denis and Matheus Azevedo Silva Pessôa and Sajad Shiekh and Preethi Ravikumar and Walter Reisner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.21144},
year = {2025}
}