柔軟な鎖を備えた不均一なヘリカルDNA分子鎖のバブルソリトン

柔軟な鎖を備えた不均一なDNA二重らせん分子鎖でのベースペア開口は、その内部ダイナミクスを研究することにより調査されます。この研究では、積み重ねと水素結合に結合した不均一性、ヘリシティ、およびフォノンとともに、積み重ねおよび水素結合に関与するエネルギーを考慮した一般化されたモデルが提案されています。提案されたDNAモデルの内部ダイナミクスは、摂動した非線形シュレディンガー方程式によって支配されます。ソリトンソリューションを認め、バブルの形成を認め、均一で剛性のある鎖を持つDNAダイナミクスに対応する、摂動していない完全に統合された非線形シュレーディンガー方程式。ソリトン摂動分析の結果は、局所的および周期的な形態の積み重ねおよび水素結合の不均一性が摂動下での振幅を変えないことを示しています。ただし、ストランドの柔軟性は摂動振幅を減少させます。一方、ソリトンとバブルの速度は、上記のすべての効果のために変更されません。ただし、ソリトンとバブルの位置と位相は、時間的に直線的に変化します。ソリトンの位置は初期速度に依存しますが、位相はソリトンの初期速度と初期振幅の両方に依存します。上記の効果は、ソリトンの堅牢な性質と伝播中のバブルの堅牢な性質に影響を与えることなく、ソリトンの尾に小さな変動をもたらします。DNA分子の内部ダイナミクスの溶液として得られたソリトンとバブルは、転写プロセスに不可欠な塩基対の開口部を表します。

Base pair opening in an inhomogeneous, DNA double helical molecular chain with flexible strands is investigated by studying its internal dynamics. For the study, a generalized model which takes into account the energies involved in stacking and hydrogen bonds along with inhomogeneity, helicity, and phonons coupled to the stacking and hydrogen bonds is proposed. The internal dynamics of the proposed DNA model is governed by a perturbed nonlinear Schrödinger equation. The unperturbed, completely integrable nonlinear Schrödinger equation which admits soliton solutions and forming a bubble corresponds to DNA dynamics with homogeneous and rigid strands. The results of the soliton perturbation analysis show that the inhomogeneity in stacking and hydrogen bonds in localized and periodic forms and the helicity do not alter the amplitude under perturbation. However, the flexibility of the strands diminishes the perturbed amplitude. On the other hand, the velocity of the soliton and bubble are unaltered due to all the above effects. However, the position and phase of the soliton and the bubble vary linearly in time. While the position of the soliton depends on the initial velocity, the phase depends on both the initial velocity and the initial amplitude of the soliton. The above effects introduce small fluctuation in the tail of the soliton, without affecting the robust nature of the soliton and the bubble during propagation. The soliton and the bubble obtained as solutions of the internal dynamics of the DNA molecule represent an opening of the base pairs which is essential for the transcription process.