扭曲优于弯曲：昆虫病毒 DNA 的液晶组织
软凝聚态物质
2025-10-07 v1 生物大分子
摘要
DNA 在细胞和病毒中经常采用液晶构型。Oseen--Frank 框架通过三个弹性模量（扭曲 、扭曲或准晶体 、和弯曲 ）提供了对这些相位的强大连续描述。虽然 通常假设占主导地位，但在受约束的 DNA 中 和 的相对大小仍不明确。本文结合冷冻电子显微镜、液晶建模和结理论，对昆虫病毒 P4 的基因组进行量化研究，其基因组部分组织成卷 spool 样的液晶相。我们首先表明有序 DNA 占据胞壳内的三个同心层。随后，我们构建 Oseen--Frank 模型用于该几何结构，并结合测量得到的层半径，估算弹性比 。我们发现 ，表明扭曲弹性在构成上占主导地位。为验证这一结果，我们进行 DNA 轨迹的 Langevin 动力学模拟并对结果进行结理分类。预测的结理分布与 P4 的实验数据一致，证明弹性、拓扑与观察到的基因组组织之间的一致性。
引用
@article{arxiv.2510.04408,
title = {Twist dominates bending in the liquid crystal organization of bacteriophage DNA},
author = {Pei Liu and Tamara Christiani and Zhijie Wang and Fei Guo and Mariel Vazquez and M. Carme Calderer and Javier Arsuaga},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.04408},
year = {2025}
}