DNA：从刚性碱基对到半柔性聚合物

双螺旋 DNA 在纳米长度尺度上依赖于序列的弹性可由刚性碱基对模型刻画，其应变是相邻碱基对的相对位置与取向。相应的弹性势已从全原子 MD 模拟和高分辨率结构数据中获得。在百纳米尺度上，DNA 被成功地描述为一个具有均匀弹性性质的连续蠕虫状链模型，由一组四个弹性常数表征，这些常数已在单分子实验中直接测得。我们在此提出一个理论，通过系统性粗粒化随机序列 DNA 的刚性碱基对模型至有效的蠕虫状链描述，将不同尺度上的这些实验联系起来。我们方法中精确考虑了分子的平均螺旋几何。我们发现可用的微观参数集预测出定性相似的介观参数。由 MD 数据计算的热弯曲与扭转持久长度分别为 42 nm 和 48 nm。静态持久长度通常高得多，与成环实验一致。所有微观参数集均预测负的扭转-拉伸耦合。短随机链中弯曲刚度的变异性与各向异性导致非高斯弯角分布，但在两个螺旋圈之后变得不重要。