哪条路？同源DNA片段在平行和反平行排列中的识别

DNA之间的同源基因重组促进遗传多样性，是DNA修复的重要途径。为此，同源基因需要相互寻找和识别。然而，尽管同源重组中起着核心作用，同源识别的机制仍然是一个未解之谜。虽然已知特定蛋白质在重组后期阶段发挥作用，但已提出一个初始的粗粒化识别步骤。这依赖于DNA结构参数（如扭转和上升）的序列依赖性，由分子间相互作用（特别是静电相互作用）介导。在该提出的机制中，具有相同碱基对文本或同源的序列比具有不相关碱基对文本的序列具有更低的相互作用能；该差值称为识别能。在这里，我们探讨当一个DNA片段滑过另一个片段时识别能如何变化，并首次考虑反平行排列中的同源序列。这种对滑动的依赖性被称为识别阱。我们发现反平行同源DNA片段存在识别阱，但非常浅，因此它们的相互作用与两个非同源片段之间的相互作用差别很小。这一事实可用于专门针对测试该理论的单分子实验。此外，我们通过蒙特卡洛模拟检验了先前计算平行分子识别阱的理论近似，并更严格地考虑了片段绕其长轴取向的优化。当分子被视为刚性时，更严格的处理对识别能影响很小。然而，当引入DNA分子的扭转柔性时，我们发现解析近似与模拟之间非常吻合。