受直流和振荡场作用下的受限半刚性聚合物的压缩
摘要：DNA受限系统中长链生物聚合物从卷曲态向紧凑态的折叠转变引起了广泛的研究兴趣，并在聚合物物理学中得到了深入研究。最近一些关于DNA在受限装置中的开创性研究表明，这些长链生物聚合物在外部场作用下往往会坍缩，与先前报道的拉伸现象相反。这些长链折叠结构有形成缠结的倾向，对基因调控和其他生物功能有深远的影响。通过光镊、纳米通道限制等手段可以机械诱导这些缠结，直到最近，均匀的场驱动压缩导致了DNA的自缠结。在这项工作中，我们使用一个粗粒化的计算机模拟模型，在长程水动力学作用下，捕捉了受限半刚性聚合物在直流和振荡场中的压缩过程。在这个模型中，我们发现在较强限制条件下，受到直流场作用的链体积显著缩小，而在中等限制条件或大块尺度上，这种压缩效应不存在。有趣的是，在一个适当的频率下，交变场可以在中等或无限制的情况下实现这种压缩。此外，我们还表明，弯曲刚度对链体在直流和交变场中的折叠倾向性有着重要影响。这种场诱导的坍缩是一种典型的流体动力学现象，导致纠缠的缠结结构，即使对于较短的链体也是如此，而DNA缠结实验只发生在较长的链体上。
作者：Keerthi Radhakrishnan and Sunil P. Singh
论文ID：2204.05349
分类：Soft Condensed Matter
分类简称：cond-mat.soft
提交时间：2023-08-09