DNA 纳米管的结构、稳定性和弹性

DNA 纳米管是由 DNA 交叉分子组成的管状结构。我们提出了一种自下而上的方法来构建和表征这些结构。构建了各种可能的纳米管拓扑结构，如具有不同序列和长度的 6 螺旋、8 螺旋和三管结构。我们利用全原子分子动力学模拟研究了这些结构的结构、稳定性和弹性。长达数纳秒的分子动力学（MD）模拟提供了关于 DNA 纳米管的微观细节。基于对模拟数据的结构分析，我们表明 6 螺旋纳米管是稳定的并保持其管状结构；而 8 螺旋纳米管则发生扁平化以稳定自身。我们还评论了序列依赖性和悬垂端的影响。这些结构的刚性约为相同长度和序列的 DNA 双螺旋分子的四倍，其拉伸模量约为~4000 pN，而后者为 1000 pN。这些纳米管的拉伸模量也是 PX/JX 交叉 DNA 分子的三倍，后者的拉伸模量范围在 1500-2000 pN 之间。计算得出的持久长度在几微米范围内，这与某些类 DNA 纳米管的报道实验结果接近。