解开DNA双螺旋揭示其物理

准确重建的部分复杂的分子是如何在一起只知道分子扭曲和破裂。这是挑战由SISSA的克里斯蒂安·米凯莱蒂和领导的研究小组最近发表的物理评论快报。

特别是,科学家们研究了DNA双螺旋结构将如何进行高速通过纳米孔时,DNA重建基本热力学性质的唯一过程的速度。聚合物通过纳米孔的易位长期研究作为其基本的理论问题以及一些实际的后果,例如基因组测序。我们回想一下,后者包括驾驶DNA灯丝通过孔隙的窄了,只有一个双螺旋链可以通过,而另一条是留下。因此,改变DNA双螺旋结构必然会分裂和放松,称为压缩产生影响。

研究团队,其中还包括安东尼奥·Suma巴里大学的第一作者,并从天普大学Vincenzo走向灭亡,用集群的计算机模拟过程与不同驱动力跟踪DNA的压缩速度,一个很少被研究的数据类型,尽管在实验直接访问。

使用之前开发的理论和数学模型,研究人员能够“向后”,利用速度上的信息准确重建的形成和破裂的热力学双螺旋结构。“先前的理论”,研究人员解释,“从详细的热力学的知识分子系统被用来预测响应或多或少地入侵的外部压力。这本身就是一个重大的挑战。我们看了逆问题:我们开始从DNA对积极压力的反应,如双螺旋的强制压缩,恢复热力学的细节。由于入侵和快速测定过程的本质,这个项目似乎注定要失败,这可能是为什么它从来没有尝试过。然而,我们也知道正确的理论和数学模型,如果适用,可以为我们提供一个有前途的解决问题的办法。广泛的收集的数据集进行分析之后,我们很兴奋地发现正是这种情况;我们很高兴我们有正确的直觉。”

研究中采用的技术一般,因此研究人员希望能够扩展它超出了DNA相对其他分子系统。一个典型的例子就是所谓的分子马达,蛋白质聚合,使用能源循环转换,很像引擎在我们的日常生活。

直到现在,研究人员强调,“分子马达已经开始通过制定假设在热力学然后比较预测和实验数据。我们的新方法验证应该允许逆路线,即利用失去平衡实验数据恢复热力学,和清晰的概念和实践优势。”

参考:Suma,走向灭亡V,米凯莱蒂c DNA纳米孔的非平衡态热力学解。物理评论。2023年,130 (4):048101。doi:10.1103 / PhysRevLett.130.048101。

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