高分子鏈穿孔行為的研究.pdf

1、生物體內(nèi)的很多生理過程都涉及到蛋白質(zhì)、DNA和RNA等高分子的遷移,例如,DNA和RNA穿過核孔,蛋白質(zhì)穿過薄膜,病毒注射入細(xì)胞等等。由于其在生物技術(shù)上的重要價值,科研工作者對生物大分子穿越納米孔道的研究十分感興趣。對這些遷移過程的研究有助于我們更深入地了解這些生理過程,同樣會產(chǎn)生一些潛在的應(yīng)用前景,例如,DNA測序、基因治療和可控的藥物輸送。在本文第二章中,我們采用分子動力學(xué)方法對線型高分子鏈穿越孔道的過程進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明對于不同

2、的外電場力,遷移時間的標(biāo)度行為都出現(xiàn)交叉現(xiàn)象,并且在短鏈時符合τ-N2v,在長鏈時符合τ-N1+v。統(tǒng)計了遷移時間的分布,發(fā)現(xiàn)其在峰值之前的部分接近高斯分布,在峰值之后的部分呈現(xiàn)指數(shù)衰減。在本文第三章中,我們采用分子動力學(xué)方法對環(huán)型、打結(jié)及折疊高分子鏈穿越孔道的過程進(jìn)行了模擬。對于環(huán)型高分子,在不同外電場力的作用下,遷移時間的標(biāo)度行為出現(xiàn)交叉現(xiàn)象,并且長鏈部分的標(biāo)度指數(shù)接近于雙鏈DNA穿孔實驗的結(jié)果。無論是長鏈還是短鏈,其標(biāo)度指數(shù)在數(shù)值

3、上都比線型高分子的結(jié)果要小。遷移時間的分布行為與線型高分子的結(jié)果呈現(xiàn)類似的趨勢。對于打結(jié)高分子,其遷移時間的分布出現(xiàn)新奇的雙峰現(xiàn)象,在主峰之前,出現(xiàn)了次峰。當(dāng)外電場力增大時,次峰慢慢地變大,之后達(dá)到最大值,接著又慢慢減小直至消失。對于折疊高分子,對稱折疊與非對稱折疊的高分子對應(yīng)遷移時間的分布呈現(xiàn)不同的趨勢。對稱折疊高分子遷移時間的分布與環(huán)型高分子的結(jié)果類似,并且呈現(xiàn)清晰的單峰分布。非對稱折疊高分子遷移時間的分布則沒有出現(xiàn)清晰的單峰。在混

4、合NDA穿孔實驗中,遷移時間的分布是否呈現(xiàn)單峰,可以區(qū)分出一條高分子是非對稱折疊的,還是對稱折疊或者線型的。在本文第四章中,我們采用分子動力學(xué)方法對單鏈DNA等分子穿越孔道的過程進(jìn)行了模擬,并且在記錄DNA單體穿越孔道的居留時間的基礎(chǔ)上,提出了一種預(yù)測DNA鏈序列的方法。應(yīng)用該方法預(yù)測了二十條不同序列的DNA鏈,平均準(zhǔn)確率在94.7％左右。在單鏈DNA穿過納米孔道的實驗中,如果能夠準(zhǔn)確地記錄下每個單體的居留時間,就可以從居留時間圖中一次