DNA 迷你环中的扭转与弯曲应力

本文探讨了约 100 个碱基对的环状 DNA 分子中分子轴弯曲与断裂出现之间的相互作用。研究了三个具有不同半径且 AT 和 GC 对含量几乎相等的迷你环。DNA 序列由介观哈密顿量建模，该模型在碱基对层面描述了螺旋中的基本相互作用，并包含了扭转和弯曲自由度。螺旋解旋和气泡形成模式通过路径积分方法一致地计算得出，该方法对与模型势相容的大量分子构型进行求和。路径系综通过最小化系统自由能作为温度的函数来确定。波动性开口沿螺旋出现，以释放由分子骨架弯曲引起的应力。与实验发现一致，在弯曲角约为 $6^{o}$ 的最小的\textit{66-bps}迷你环中，发现碱基对断裂的概率更大。对于这个迷你环，获得了显著的解扭转，螺旋重复在 $\tau =\,315K$ 处显示出阶梯式增加。该方法可推广用于确定开放末端线性序列的气泡概率分布。