DNA 超螺旋环的平衡涨落

超螺旋环（plectonemes）是当 DNA 分子发生超螺旋（即过绕或欠绕）时形成的相互缠绕的螺旋环状结构域。它们普遍存在于细胞 DNA 中，其物理性质从实验和建模两方面都引起了极大兴趣。本工作中，我们研究受外部拉伸力作用的超螺旋线性 DNA 分子端点距离 z 的涨落。我们的分析基于两相模型，该模型将超螺旋 DNA 描述为由拉伸相与超螺旋环相组成。我们发现多种不同机制对伸长涨落有贡献，以伸长方差表征。我们发现方差的主要贡献来源于相交换涨落，即超螺旋环的瞬态收缩与膨胀，伴随两相间分子长度的交换。我们对可扭转蠕虫状链进行蒙特卡洛模拟，并分析各量的涨落，发现其与两相模型预测相符。此外，我们表明只要超越二次近似，两相模型能很好捕捉高力下的伸长及其方差。