بررسی ساختار میکروسکوپی مولکول dna تحت تنش خارجی

تعیین ساختار dna در برهم کنش با پروتئین ها می تواند به شناخت ساز و کارهای حیاتی در سیستم های سلولی که شامل dna هستند، کمک کند. در این بر هم کنش ها و تنش هایی که به مولکول ِdna وارد می شود، مولکول تغییر شکل می یابد. شکل کلی dna تغییر شکل یافته را می توان با یک مدل کشسانی مناسب توصیف کرد. در این پایان نامه می خواهیم با در نظر گرفتن خواص کشسانی و هندسی مولکول dna، ساختار آن را در شرایط مختلف و تحت تنش خارجی بررسی کنیم. ابتدا به خواص فیزیکی و شیمیایی مولکول dna و نقش آن در سلول می پردازیم و رهیافت های متفاوت تجربی و نظری برای مطالعه ی خواص کشسانی مولکول dna را توضیح می دهیم. سپس چگونگی جفت شدن پیچش و کشش در مولکول dna تحت کشش را بررسی می کنیم. به دلیل ساختار مارپیچی مولکول dna انتظار می رود که با افزایش پیچش، طول مولکول کاهش یابد. اما نتایج آزمایش های دقیق اخیر نشان می دهد که برای مقادیر کوچک تغییر شکل، جفت شدگی مثبتی بین پیچش و کشش در مولکول dna کشیده شده دیده می شود. ما در اینجا، با ارائه ی یک مدل کشسانی ساده که در آن تغییر شعاع dna و همچنین تغییرات انرژی پیوندهای کوالانی و هیدروژنی موجود در ساختار dna منظور شده است، رفتار غیر منتظره ی مشاهده شده برای dna در آزمایش های اخیر را توضیح می دهیم. در ادامه به ساختار dna نوکلئوزومی می پردازیم. با ارائه ی یک مدل کشسانی مناسب با طول اسکلت قند-فسفات قابل تغییر، ساختار dna نوکلئوزومی و تمامی پارامترهای جفت-بازی آن را بدون در نظر گرفتن پارامتری آزاد در توافق خوبی با نتایج تجربی بدست می آوریم.