生物复制中的动力学与能量学甄别

我们研究了随机复制方案，其中通过正确匹配与错误匹配之间不同的动力学势垒或不同的结合能来实现甄别。我们证明，在单步反应中，这两种甄别机制是严格互斥的，无法混合使用以进一步降低错误率。在接近最低错误极限时，动力学甄别会导致复制速度和每复制比特的耗散发散。相反，能量学甄别在绝热机制下达到其最低错误极限，此时耗散和速度均趋于零。通过分析两种 DNA 聚合酶 T7 和 Pol{\gamma} 的实验测量动力学速率，我们论证了其中一种在动力学机制下运行，而另一种在能量学机制下运行。最后，我们展示了如何在实施通过校对途径进行纠错的复制方案中结合这两种机制。