捕获如何影响孤立纳米孔中的聚合物易位

高保真 DNA 捕获是纳米孔易位的重要组成部分。我们报道了在扩展电场存在下，模型 DNA 聚合物通过固态纳米孔的捕获过程及后续易位的若干重要方面，使用了布朗动力学模拟，使我们能够记录易位过程每一阶段的构象统计。通过从不同等势面释放平衡态 DNA，我们观察到捕获时间分布依赖于初始起点并遵循泊松过程。场梯度使 DNA 在朝向纳米孔的过程中伸长，并即使在多次穿线尝试失败后也有利于成功易位。即使在极窄孔的极限下，完全柔性的链具有有限的发夹环捕获概率，而该概率对于较硬的链减小并促进单文件易位。我们的计算机模拟研究识别并区分了由单文件易位引起的与由不同类型折叠易位引起的平均首次通过时间的特征分布，并为实验观察到的孤立纳米孔中折叠 [M. Gershow et al., Nat. Nanotech. 2, 775 (2007) 与 M. Mihovilovic et al., Phys. Rev. Letts. 110, 028102 (2013)] 的解释提供了直接证据。最后，我们展示了一个新发现：附着在 DNA 的 $5^{\prime}$ 端的带电标签同时提高了多扫描率与单向易位（$5^{\prime} \rightarrow 3^{\prime}$）概率，这将有益于基因组条形码与测序实验。