全伸展DNA链折叠过程中三种非线性作用的布朗动力学模拟

张勇 肖忠党

引用本文: 张勇, 肖忠党. 全伸展DNA链折叠过程中三种非线性作用的布朗动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2011, 27(11): 2705-2710. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111111 shu
Citation:  ZHANG Yong, XIAO Zhong-Dang. Brownian Dynamics Simulation of Three Nonlinear Interactions on the Folding Process of Single Completely Stretched DNA Chain[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2011, 27(11): 2705-2710. doi: 10.3866/PKU.WHXB20111111 shu

全伸展DNA链折叠过程中三种非线性作用的布朗动力学模拟

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(20875014, 30901285)资助项目 (20875014, 30901285)

摘要: 脱氧核糖核酸(DNA)单分子链从完全拉伸状态折叠到平衡状态的动力学过程是溶液中DNA单分子力学的重要特征之一. 通过构建全参数化的珠子-弹簧分子链模型, 并运用一种高效平衡的半隐式预测——校验积分算法, 系统研究了体积排斥作用、有限伸长弹性作用和涨落流体动力学作用等三种非线性作用对稀溶液中DNA分子链折叠过程相对回旋半径和驰豫时间的影响程度和变化趋势. 模拟结果发现: 体积排斥作用不影响分子链的折叠驰豫时间, 但能显著减小平衡时的相对回旋半径; 流体动力学作用不影响分子链的相对回旋半径, 但明显缩短折叠过程的驰豫时间; 有限伸长弹性作用能明显减小短链的相对回旋半径, 能显著延长长链的折叠驰豫时间. 模拟数据进一步表明: 完全伸展的DNA分子链在折叠过程中的相对回旋半径随时间平滑变化,且折叠驰豫时间随长度的标度指数对上述三种非线性作用都具有两种不同的长度依赖性.

English

    1. [1]

      (1) Rivetti, C.; Guthold, M.; Bustamante, C. J. Mol. Biol. 1996, 264, 919.  (1) Rivetti, C.; Guthold, M.; Bustamante, C. J. Mol. Biol. 1996, 264, 919.  

    2. [2]

      (2) Valle, F.; Favre, M. E.; De Los Rios, P.; Rosa, A.; Dietler, G. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 158105.  (2) Valle, F.; Favre, M. E.; De Los Rios, P.; Rosa, A.; Dietler, G. Phys. Rev. Lett. 2005, 95, 158105.  

    3. [3]

      (3) Maier, B.; Rädler, J. O. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 1911.  (3) Maier, B.; Rädler, J. O. Phys. Rev. Lett. 1999, 82, 1911.  

    4. [4]

      (4) Maier, B.; Rädler, J. O. Macromolecules 2000, 33, 7185.  (4) Maier, B.; Rädler, J. O. Macromolecules 2000, 33, 7185.  

    5. [5]

      (5) Hsieh, C.; Li, L.; Larson, R. G. J. Non-Newton. Fluid 2003, 113, 147.  (5) Hsieh, C.; Li, L.; Larson, R. G. J. Non-Newton. Fluid 2003, 113, 147.  

    6. [6]

      (6) Somasi, M.; Khomami, B.;Woo, N. J.; Hur, J. S.; Shaqfeh, E. S. G. J. Non-Newton. Fluid 2002, 108, 227.  (6) Somasi, M.; Khomami, B.;Woo, N. J.; Hur, J. S.; Shaqfeh, E. S. G. J. Non-Newton. Fluid 2002, 108, 227.  

    7. [7]

      (7) Jendrejack, R. M.; de Pablo, J. J.; Graham, M. D. J. Chem. Phys. 2002, 116, 7752.  (7) Jendrejack, R. M.; de Pablo, J. J.; Graham, M. D. J. Chem. Phys. 2002, 116, 7752.  

    8. [8]

      (8) Schroeder, C. M.; Shaqfeh, E. S. G.; Chu, S. Macromolecules 2004, 37, 9242.  (8) Schroeder, C. M.; Shaqfeh, E. S. G.; Chu, S. Macromolecules 2004, 37, 9242.  

    9. [9]

      (9) Ibáñez-García, G. O.; Hanna, S. Soft Matter 2009, 5, 4464.  (9) Ibáñez-García, G. O.; Hanna, S. Soft Matter 2009, 5, 4464.  

    10. [10]

      (10) Prabhakar, R.; Prakash, J. R. J. Non-Newton. Fluid 2004, 116, 163.  (10) Prabhakar, R.; Prakash, J. R. J. Non-Newton. Fluid 2004, 116, 163.  

    11. [11]

      (11) Jendrejack, R. M.; Graham, M. D.; Pablo, J. J. D. J. Chem. Phys. 2000, 113, 2894.  (11) Jendrejack, R. M.; Graham, M. D.; Pablo, J. J. D. J. Chem. Phys. 2000, 113, 2894.  

    12. [12]

      (12) Rotne, J.; Prager, S. J. Chem. Phys. 1969, 50, 4831.  (12) Rotne, J.; Prager, S. J. Chem. Phys. 1969, 50, 4831.  

    13. [13]

      (13) Hoda, N.; Kumar, S. Phys. Rev. E 2009, 79, 208011.(13) Hoda, N.; Kumar, S. Phys. Rev. E 2009, 79, 208011.

    14. [14]

      (14) Li, L.; Larson, R. G.; Sridhar, T. J. Rheol. 2000, 44, 291.  (14) Li, L.; Larson, R. G.; Sridhar, T. J. Rheol. 2000, 44, 291.  

    15. [15]

      (15) Öttinger, H. C. Stochastic Processes in Polymeric Fluids; Springer Press: Berlin, 1996.  (15) Öttinger, H. C. Stochastic Processes in Polymeric Fluids; Springer Press: Berlin, 1996.  

    16. [16]

      (16) Smith, D. E.; Perkins, T. T.; Chu, S. Macromolecules 1996, 29, 1372.  (16) Smith, D. E.; Perkins, T. T.; Chu, S. Macromolecules 1996, 29, 1372.  

    17. [17]

      (17) Smith, D. E.; Chu, S. Science 1998, 281, 1335.  (17) Smith, D. E.; Chu, S. Science 1998, 281, 1335.  

    18. [18]

      (18) Smith, D. E.; Babcock, H. P.; Chu, S. Science 1999, 283, 1724.  (18) Smith, D. E.; Babcock, H. P.; Chu, S. Science 1999, 283, 1724.  

    19. [19]

      (19) Reese, H. R.; Zimm, R. H. J. Chem. Phys. 1990, 92, 2650.  (19) Reese, H. R.; Zimm, R. H. J. Chem. Phys. 1990, 92, 2650.  

    20. [20]

      (20) Rakwoo, C.; Yethiraj, A. J. Chem. Phys. 2001, 114, 7688.  (20) Rakwoo, C.; Yethiraj, A. J. Chem. Phys. 2001, 114, 7688.  

    21. [21]

      (21) Pham, T. T.; Bajaj, M.; Prakash, J. R. Soft Matter 2008, 4, 1196.  (21) Pham, T. T.; Bajaj, M.; Prakash, J. R. Soft Matter 2008, 4, 1196.  

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  660
  • 文章访问数:  2296
  • HTML全文浏览量:  42
文章相关
  • 发布日期:  2011-10-27
  • 收稿日期:  2011-05-23
  • 网络出版日期:  2011-09-02
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章