作者:徐徐 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2017/8/6 16:43:06
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新理论可改进对DNA和RNA大小的估测

 

和来自化学课上僵硬的塑料模型不同,真正的分子链能弯曲和伸展。一些像DNA一样的聚合物尤其具有伸展性。这种特征使建立其行为模型的努力变得更加复杂。

自从保罗·弗洛里做出了开创性工作,研究人员提出各种计算弯曲的聚合物两端之间距离的公式。不过,这些公式通常没有考虑分子的伸展性。在日前发表于美国物理联合会所属《化学物理学杂志》的最新研究中,科学家推导出一个判断半柔性聚合物(包括DNA或者RNA)两个末端之间距离的公式,同时将聚合物的拉伸程度考虑进来。

此前对聚合物如何弯曲的估测并未解释分子如何在三维下移动。研究人员表示,计算伸直长度分布的最新方法更加严谨。其不仅能计算两端之间的距离,还能弄清楚聚合物的形状。

通过将聚合物的伸展性考虑进来,最新公式可帮助研究人员估测DNA片段的灵活性。研究发现,DNA的这种属性对于其生物功能至关重要。DNA的灵活性影响调节蛋白的结合以及DNA如何环绕像线轴一样使其被整齐地“打包”在细胞核内的组蛋白。DNA弯曲和环绕组蛋白的特定方式会通过将特定基因暴露在外面同时将其他基因隐藏起来,影响基因表达。

研究人员以像蠕虫一样的链模型为基础,推导出新的公式。该模型将诸如DNA、RNA等半柔性聚合物作为链条上的一个环节。利用大量的蒙特卡罗模拟,他们在很大范围内验证了公式的有效性。研究人员还利用对分子如何运动和相互作用进行实时建模的分子动力学模拟,确保从他们的方法中获得关于短链DNA和RNA聚合物的类似结果。(徐徐)

 
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