并环（PX）与并置（JX）DNA 纳米结构的结构刚性

交联基序由于其相较于正常 B-DNA 增强的刚性，成为设计基于 DNA 的纳米结构和纳米机械装置的整体组件。尽管双螺旋 B-DNA 的结构刚性已利用实验和理论工具进行了广泛研究，但迄今为止，关于平行交联 DNA 基序的结构刚性和机械强度尚缺乏定量信息。我们利用显式溶剂中的全原子分子动力学模拟，获得了平行 DNA 纳米结构的力 - 伸长曲线，以表征其机械刚性。在存在单价 Na+ 离子的情况下，我们发现并环交联（PX）及其拓扑异构体 JX DNA 结构的拉伸模量（$\gamma_1$）显著高于（约 30%）相同序列和长度的正常 B-DNA。然而，这与最初预期这些基序的刚性几乎是双链 B-DNA 两倍的看法相反。当 DNA 基序被含有 Mg2+ 反离子的溶剂包围时，由于 Mg2+ 离子的二价性质产生的静电屏蔽效应，我们发现其刚性相较于 Na+ 环境有所增强。这是首次直接测定这些交联基序的机械强度，该结果可用于设计具有改进结构刚性的适用于 DNA 纳米结构和纳米机械装置的 DNA。