微环DNA微力学、拓扑性质及DNA凝聚机制研究

论文摘要

本文主要分三部分,主要研究柔性缺陷模型、蛋白质绑定对微环DNA分子或线性DNA分子相关性质的影响及DNA分子凝聚机制。第一部分（第二、三章）是基于柔性缺陷模型,运用蒙特卡洛模拟方法,研究柔性缺陷结构对环状DNA拓扑结构的影响,即含有柔性缺陷微环的扭转数、环绕数、连接数分布,以及激发能、环状DNA长度等诸多因素对以上物理量的影响,根据环状DNA分子三个拓扑数（扭转数、环绕数、连接数）的关系:ΔTw+Wr=ΔLk,建立了半解析地计算连接数的方法,从而确定激发能对连接数分布方差的影响,这对开展微环DNA分子的变温凝胶电泳实验有重要意义;基于蠕虫链模型,建立了研究DNA分子欧拉临界力的方法;基于柔性缺陷模型,合理解释了Hari Shroff实验遇到的困难,同时也为最近解释短链DNA分子环化率高于经典半弹性高分子模型结果的柔性缺陷理论提供间接支持。第二部分（第四章）依据非特异性蛋白质和DNA分子相互作用的单分子实验,引入两个具体模型,模型将蛋白质浓度与化学势联系起来,通过调整化学势、弯折角度等参数,研究蛋白质浓度对DNA分子直接构象,首末端距和回转半径等物理量的影响,并与单分子实验结果比较,有助于理解单分子实验。第三部分（第五章）是关于DNA分子凝聚机制的研究。结合凝聚反离子强关联理论,建立了有效的DNA分子凝聚模型,讨论DNA凝聚机制问题。该模型利用相互作用强度、相互作用距离及其涨落强度粗粒化地表征凝聚的反离子价态的影响,有别于此前只研究平行、短链DNA分子凝聚情形,采用较长DNA分子（200nm,600个碱基对）,引入DNA分子的弹性部分及DNA分子不同弯折形式（包括弹性弯曲、非线性弹性弯曲）对DNA分子凝聚的影响,同时我们发现DNA分子片段的自相关能够有效的表征DNA分子凝聚的状态。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 第1章 DNA分子的结构特征、"KINK"结构及柔性缺陷模型
• 1.1 脱氧核糖核酸分子的分子结构特征
• 1.2 DNA分子"KINK"结构
• 1.3 柔性缺陷模型
• 第2章 柔性陷构模型对微环拓扑结构的影响
• 2.1 模型及算法
• 2.2 关于含有柔性缺陷结构DNA微环相关性质影响的讨论
• 2.3 扭转数分布的计算
• 2.4 连接数分布
• 第3章 一个荧光单分子实验困难的解决
• 3.1 荧光单分子实验及其遇到的困难
• 3.2 实验困难的解决
• 3.3 模拟结果及讨论
• 第4章 蛋白质对DNA分子拓扑构象的影响
• 4.1 概述
• 4.2 模型
• 4.3 蛋白质绑定对环状DNA分子的相关性质影响
• 4.4 蛋白质绑定对线性DNA分子的相关性质影响
• 第5章 DNA凝聚理论蒙特卡洛模拟研究
• 5.1 DNA凝聚的研究背景
• 5.2 我们的DNA分子凝聚模型
• 5.3 结果与讨论
• 第6章 展望
• 致谢
• 主要参考文献
• 附录
• 附录1 含有不同柔性缺陷个数的DNA微环构象出现的几率
• 附录2 平均扭转数分布的计算
• 附录3 DNA分子凝聚源程序
• 附录4 博士期间发表的论文
• 附录5 博士期间参加及主持的基金项目