单分子 DNA 凝聚中环状与棒状结构的理论与模拟
软凝聚态物质
2015-04-13 v1 生物物理
化学物理
生物大分子
摘要
多价阳离子诱导的 DNA 凝聚在病毒和精子头部的基因组包装中起着关键作用，并已通过单分子实验方法进行了广泛研究。在这些实验中，临界凝聚力的数值被用于估算 DNA-DNA 相互作用的吸引幅度。为了描述这些实验，我们开发了一个解析模型和一个刚体朗之万动力学模拟方案，以研究在端点施加拉力的情况下具有自相互作用的聚合物行为。我们使用成对吸引势来模拟自相互作用，从而隐式处理反离子。该解析模型能够准确预测环状和棒状凝聚结构的平衡构型，以及临界凝聚力对 DNA 长度的依赖性。我们发现临界凝聚力强烈依赖于 DNA 长度，对于长度达 {\mu}m 的分子，有限尺寸效应至关重要。我们的朗之万动力学模拟表明，棒状结构的力 - 伸长行为与环状结构截然不同，因此在实验中应易于检测其存在。在双链 DNA 凝聚实验中，并未明确检测到棒状结构存在的特征，这表明用于凝聚 DNA 的多胺可能保护 DNA 免受形成棒状结构所需的剧烈弯曲。
引用
@article{arxiv.1504.02691,
title = {Theory and simulations of toroidal and rod-like structures in single-molecule DNA condensation},
author = {Ruggero Cortini and Bertrand R. Caré and Jean-Marc Victor and Maria Barbi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.02691},
year = {2015}
}
备注
10 pages, 7 figures