均匀电场拉伸带电半柔性聚合物的场 - 伸长统计特性

单分子力 - 伸长实验使得能够定量测量生物分子对施加力的机械响应，从而解释其在关键生物功能中的作用。带电聚合物（如 DNA）在均匀电场中的电泳拉伸便是此类应用的一个实例，目前用于测序目的。由于沿链骨架的张力不均匀，带电聚合物的场 - 伸长统计特性不同于激光光镊装置，其效应尚不清楚。在本文中，我们修改了现有的解析可处理平均场 (MF) 方法，以考虑电场中的张力异质性。朴素地将此模型用于电场下带电聚合物（如 DNA）的拉伸会导致链的局部过度拉伸，并给出不准确的场 - 伸长统计特性。我们改进了该方法，通过将链细分为更小的片段同时施加链的不可伸长性来考虑张力的不均匀性。我们发现，细分 MF 模型在力 - 伸长图方面与模拟结果显示出更好的一致性。我们还表明，使用各向同性平均场模型会高估张力力和电场下的纵向涨落。我们通过对场 - 伸长图进行数值微分，修正了平均伸长涨落的定量预测。我们还发现，由于模型的解析可处理性，细分 MF 模型能够准确预测实验相关量（如横向涨落）的统计特性。这些场 - 伸长预测可进一步用于在细分 MF 模型中引入约束效应，从而发展对测序技术的全面理解。