8月25日提交至arXiv的论文(编号2608.25046,Balaka Mondal、D. Thirumalai)通过模拟研究了短链均聚单链DNA(ssDNA)在多价阳离子中的持续长度(persistence length)——这一参数刻画聚合物的弯曲刚度,是理解DNA凝聚、基因调控与纳米技术中DNA力学行为的基础量。

研究基于序列依赖的三相互作用位点(TIS)模型,该模型包含碱基堆积相互作用,静电相互作用则采用库仑势处理。模拟发现,对于30个碱基的polyT(dT30)与polyA(dA30)链,其持续长度在二价阳离子Mg²⁺与Ca²⁺溶液中可用关系式 lp = lp⁰ + λκ⁻¹(lp⁰为裸持续长度,κ⁻¹为Debye长度)定量拟合——这一形式原本是为电荷间通过Debye-Hückel势相互作用的长柔性聚电解质推导的,在短链、二价离子体系中依然成立颇令人意外。其中polyT与polyA的裸持续长度分别为0.4 nm与1.1 nm

最出乎意料的发现是:持续长度对四价阳离子精胺(spermine)的浓度几乎不敏感,目前尚无明确理论解释;模拟提示结合到ssDNA上的精胺分子数在一个很小的数值即告饱和。作者基于精胺各向异性结构的体积排除效应限制磷酸基团可及性的图像,对结果给出了定性解释,并指出该预言有待实验检验。这项工作对理解多价离子介导的核酸压缩(如体外DNA包装、染色质凝缩)具有重要意义。 (来源:arXiv)