系留粒子实验中 DNA 成环的第一性原理计算
生物大分子
2009-11-13 v2 定量方法
摘要
我们利用 DNA 弹性数学模型，计算了由 Lac 阻遏蛋白 (LacI) 等调控蛋白介导的 DNA 成环概率。我们的模型适用于计算系留粒子运动 (TPM) 实验中直接可观测的量，并考虑了此类实验中存在的所有熵力。我们的模型没有自由参数；它利用其他类型实验中获得的信息来表征 DNA 弹性。[...] 我们展示了如何计算各种 DNA 构建几何结构和 LacI 浓度下的“成环 J 因子”（或等效的成环自由能），以及珠子偏移的详细概率密度函数。我们还展示了如何从最近的系留粒子运动实验数据中提取相同的量，并将其与我们模型的预测进行比较。[...] 我们的模型成功复现了珠子偏移的详细分布，包括其令人惊讶的三峰结构，且无需任何拟合参数，也无需 invoking LacI 四聚体的任何替代构象。事实上，该模型定性地复现了这些分布对系留长度（例如相位）和 LacI 浓度（滴定）的观测依赖性。然而，对于短 DNA 环（约 95 个碱基对），实验显示的成环现象多于谐波弹性模型的预测，这与其他最近的实验结果相呼应。由于我们研究的实验是在体外进行的，这种异常高的成环不能归因于 DNA 弯曲蛋白或其他细胞机制的存在。我们还表明，这不太可能是假设的 LacI 四聚体“开放”构象的结果。
引用
@article{arxiv.0806.1551,
title = {First-principles calculation of DNA looping in tethered particle experiments},
author = {Kevin B. Towles and John F. Beausang and Hernan G. Garcia and Rob Phillips and Philip C. Nelson},
journal= {arXiv preprint arXiv:0806.1551},
year = {2009}
}
备注
See the supplement at http://www.physics.upenn.edu/~pcn/Ms/TowlesEtalSuppl.pdf . This revised version accepted for publication at Physical Biology