等温条件下长度可控共聚物循环模板复制的最小机制

利用共聚物模板生产序列特异性共聚物是合成复杂生物分子的基础，也是合成化学复合物一个有前景的框架。然而，与表面相似的自我组装过程不同，开发在恒定环境条件下实现共聚物模板复制的合成系统一直具有挑战性。主要困难在于克服产物抑制，即产物强烈附着于其模板的倾向——该效应随模板长度呈指数增强。我们建立了有限长度模板上共聚反应的粗粒化模型，并通过随机模拟对其进行分析。我们首先利用这些模型证明产物抑制阻碍了可靠的模板复制，进而探讨如何克服该问题，以在自主且化学驱动的背景下实现正确长度和序列的聚合物拷贝的循环生产。我们发现，对模型的一个简单补充就足以生成更长的聚合物产物，这些产物最初在模板上形成，随后与模板分离。在此方法中，聚合的一些自由能被转移用于破坏生长中拷贝共聚物前缘后方拷贝-模板键。通过额外削弱模板末端的最后一条拷贝-模板键，该模型预测在较大参数空间范围内可实现全长、序列匹配产物的高产率可靠复制，为设计自主运行的合成复制系统开辟了道路。