МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЛОКАЛЬНОГО РАСПЛЕТАНИЯ ДВОЙНОЙ СПИРАЛИ ДНК
Якушевич Л. В.
Институт биофизики клетки РАН, 142292 Пущино
Математическое моделирование
внутренней подвижности молекулы ДНК и использование построенных
моделей для изучения механизмов функционирования биомолекулы -
одно из наиболее интересных и перспективных направлений современной
теоретической биофизики. Особый интерес представляет моделирование
нелинейной динамики ДНК, имитирующее внутренние движения большой
амплитуды. Это направление исследований началось с работы: (Englander
S.W. et al., Proc.Natl.Acad.Sci. USA 77(12), 7222, 1980). В последующем
был создан ряд простых базовых моделей ДНК (Scott A.C., Comments
Mol.Cell.Biol. 3(1),5, 1985; Zhou G.F. et al., Phys.Scripta 43(3),
347, 1991; Yakushevich L.V., Quart.Rev.Biophys. 26(3), 201, 1993;
Gaeta G., et al., Rev.Nuovo.Cimento., 17(4), 1, 1994). Такие простые
модели, зачастую описывающие только один тип внутренних движений
в ДНК, были использованы для интерпретации имеющихся экспериментальных
данных, а также для объяснения некоторых элементов в сложном механизме
функционирования ДНК (Yakushevich L.V., Nonlinear Physics of DNA.,
John Wiley & Sons, Chichester, 1998). В настоящее время исследования
основываются на новых и более надежных экспериментальных данных
и теоретических моделях. Один из путей построения таких моделей,
основанный на комбинации двух или более простых базовых моделей
ДНК, обсуждается в настоящей работе. В качестве примера мы приводим
алгоритм построения модели, имитирующей локальное расплетание
двойной спирали ДНК. В качестве базовых моделей использовалась
модель (Peyrard M. et al., Phys.Rev.Lett., 62(23), 2775, 1989),
описывающая поперечные движения в ДНК, и модель, предложенная
в одной из наших ранних работ (Yakushevich L.V., Phys.Lett., A-136(7-8),
413, 1989), для описания торсионных движений в ДНК. Работа выполнена
при финансовой поддержке РФФИ (Грант № 97-04-48417).