|
Conference publicationsAbstractsXXII conferenceSoliton model of the dynamics of the initial stages of the DNA molecule replicationZ. Validi str., 32, Ufa, Russian Federation, 450074 1 pp. (accepted)Большинство предложенных ранее моделей нелинейной динамики ДНК имели дело с одиночной молекулой. Во многих случаях этого бывает достаточно, например, при описании денатурации ДНК в рамках PB-моделей [1]. В то же время известно, что в начальных стадиях репликации ДНК прокариот активно участвуют белки: топоизомераза «распрямляет» спираль, переводя ДНК в «плоскую» форму, а геликаза разъединяет и разводит в стороны комплементарные цепи. Кроме того, «классические» РВ-модели не учитывают геликоидальной структуры реальной молекулы ДНК, так как в них рассматривается только взаимодействие ближайших соседей. Но в реальности водородная связь между комплементарными основаниями характеризуется конечным дипольным моментом. Растяжение пар оснований приводит к изменению дипольного момента и, соответственно, взаимодействия между диполями, зависящего от расстояния как 1/r3. С учётом такого дальнодействия становится важной спиральная форма молекулы. В настоящей работе для описания начальных стадий репликации нами предлагается модель, являющаяся развитием РВ-модели с учётом спиральной геометрии и белков топоизомеразы и геликазы. Для описания взаимодействия молекулы ДНК с белками используется подход, аналогичный предложенному в работе [2]. Основная идея заключается в том, что присутствие белка локально изменяет динамику ДНК. Предложенная нами модель допускает решения в виде нелинейных уединённых волн (солитонов). При этом в рамках нашей модели начальная стадия репликации представляется как два последовательных этапа: 1) локальный переход молекулы ДНК под действием топоизомеразы из спиральной формы в плоскую, описываемый кинком, и 2) образование открытого состояния в плоской форме ДНК под действием геликазы, описываемое квазикинком. Компьютерное моделирование показало, что учёт взаимодействия ДНК с белками расширяет область существования и устойчивости солитонных решений по сравнению с «классическими» РВ-моделями. Предлагаемая модель позволяет также учитывать влияние диссипации и внешних сил и может быть модифицирована для учёта неоднородности молекулы ДНК по основаниям.
Литература 1. Peyrard M., Bishop A. // Phys. Rev. Lett. 62 (1989), 2755. 2. Derks G., Gaeta G. // Physica D 240 (2011), 1805-1817.
|
