超螺旋DNA分子的弹性杆模型

我们研究了超螺旋DNA分子的弹性行为。最简单的模型是杆状链模型，涉及两个弹性常数：弯曲刚度和扭转刚度。我们证明该模型是奇异的，需要一个小距离截断，这是一个自然长度尺度，给出了模型有效性的极限，其量级为双螺旋螺距。存在截断的杆状链模型能够定量再现实验观察到的超螺旋对伸长-力特性的影响，在小超螺旋范围内。利用转移矩阵技术及其到量子力学问题的映射，模型的精确解允许从实验数据中提取扭转刚度的值。我们还分析了扭矩和扭转-缠绕比随超螺旋的变化，解析地证明了存在一个相当尖锐的交叉区域，该区域可能与类螺线管结构的激发有关。最后，我们研究了拉伸和超螺旋DNA分子的延伸涨落，分别在固定扭矩和固定超螺旋角的情况下，并将理论预测与一些初步实验数据进行了比较。