高分子鏈穿孔行為的研究.pdf

1、生物體內(nèi)的很多生理過(guò)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(guò)核孔,蛋白質(zhì)穿過(guò)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(jià)值,科研工作者對(duì)生物大分子穿越納米孔道的研究十分感興趣。對(duì)這些遷移過(guò)程的研究有助于我們更深入地了解這些生理過(guò)程,同樣會(huì)產(chǎn)生一些潛在的應(yīng)用前景,例如,DNA測(cè)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(dòng)力學(xué)方法對(duì)線型高分子鏈穿越孔道的過(guò)程進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明對(duì)于不同

2、的外電場(chǎng)力,遷移時(shí)間的標(biāo)度行為都出現(xiàn)交叉現(xiàn)象,并且在短鏈時(shí)符合τ-N2v,在長(zhǎng)鏈時(shí)符合τ-N1+v。統(tǒng)計(jì)了遷移時(shí)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(dòng)力學(xué)方法對(duì)環(huán)型、打結(jié)及折疊高分子鏈穿越孔道的過(guò)程進(jìn)行了模擬。對(duì)于環(huán)型高分子,在不同外電場(chǎng)力的作用下,遷移時(shí)間的標(biāo)度行為出現(xiàn)交叉現(xiàn)象,并且長(zhǎng)鏈部分的標(biāo)度指數(shù)接近于雙鏈DNA穿孔實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。無(wú)論是長(zhǎng)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(shí)間的分布行為與線型高分子的結(jié)果呈現(xiàn)類(lèi)似的趨勢(shì)。對(duì)于打結(jié)高分子,其遷移時(shí)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(chǎng)力增大時(shí),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(duì)于折疊高分子,對(duì)稱折疊與非對(duì)稱折疊的高分子對(duì)應(yīng)遷移時(shí)間的分布呈現(xiàn)不同的趨勢(shì)。對(duì)稱折疊高分子遷移時(shí)間的分布與環(huán)型高分子的結(jié)果類(lèi)似,并且呈現(xiàn)清晰的單峰分布。非對(duì)稱折疊高分子遷移時(shí)間的分布則沒(méi)有出現(xiàn)清晰的單峰。在混

4、合NDA穿孔實(shí)驗(yàn)中,遷移時(shí)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(duì)稱折疊的,還是對(duì)稱折疊或者線型的。在本文第四章中,我們采用分子動(dòng)力學(xué)方法對(duì)單鏈DNA等分子穿越孔道的過(guò)程進(jìn)行了模擬,并且在記錄DNA單體穿越孔道的居留時(shí)間的基礎(chǔ)上,提出了一種預(yù)測(cè)DNA鏈序列的方法。應(yīng)用該方法預(yù)測(cè)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(guò)納米孔道的實(shí)驗(yàn)中,如果能夠準(zhǔn)確地記錄下每個(gè)單體的居留時(shí)間,就可以從居留時(shí)間圖中一次