Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Построение крупнозернистой модели ДНК и ее применение для изучения механических и тепловых свойств

Диссертация: Построение крупнозернистой модели ДНК и ее применение для изучения механических и тепловых свойств
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Исследованию структуры и подвижности ДНК всегда уделялось большое внимание в связи с ее биологической функцией, а в последние годы — еще и благодаря развитию новых технологических направлений, в которых молекулы ДНК используются для создания многофункциональных гибридных материалов. На сегодняшний день одним из наиболее эффективных инструментов для изучения нуклеиновых кислот является… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Обзор литературы
    • 1. 1. Существующие крупно-зернистые модели ДНК
    • 1. 2. Подвижность сахаро-фосфатного остова молекулы ДНК
      • 1. 2. 1. Конформация сахара
      • 1. 2. 2. а/7 подвижность
      • 1. 2. 3. C/e — подвижность
    • 1. 3. Раскрытия основания в молекуле ДНК
    • 1. 4. Механические свойства молекулы ДНК
    • 1. 5. Существующие методы неявного учета растворителя
      • 1. 5. 1. Скачкообразное изменение диэлектрической проницаемости
      • 1. 5. 2. Плавное изменение диэлектрической проницаемости
  • 2. Неявный учет растворителя: модификации используемых методов
    • 2. 1. Аналитическое выражение энергии взаимодействия двух зарядов внутри слабо деформированной сферы
    • 2. 2. Итерационная схема решения электростатической задачи для случая с плавным изменением диэлектрической проницаемости
    • 2. 3. Выводы
  • 3. Построение модели
    • 3. 1. Выбор зерен
    • 3. 2. Анализ подвижности остова
      • 3. 2. 1. Подвижность дезоксирибозы
    • 3. 3. Получение потенциалов крупнозернистой модели
      • 3. 3. 1. Потенциалы «валентных"взаимодействий
      • 3. 3. 2. Ван дер Вальсовы взаимодействия
    • 3. 4. Описание модели
      • 3. 4. 1. Система потенциалов
      • 3. 4. 2. Верификация модели
      • 3. 4. 3. Вычислительная эффективность
    • 3. 5. Выводы
  • 4. Тепловые и механические свойства молекулы ДНК
    • 4. 1. Растяжение одиночной молекулы ДНК
      • 4. 1. 1. Конформационные изменения двойной спирали при ее растяжении
      • 4. 1. 2. Выводы
    • 4. 2. Дисперсионные кривые
    • 4. 3. Теплопроводность
      • 4. 3. 1. Расчет теплопроводности двойной спирали
      • 4. 3. 2. Зависимость теплоемкости от температуры
      • 4. 3. 3. Выводы
  • Выводы

Построение крупнозернистой модели ДНК и ее применение для изучения механических и тепловых свойств (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Исследованию структуры и подвижности ДНК всегда уделялось большое внимание в связи с ее биологической функцией, а в последние годы — еще и благодаря развитию новых технологических направлений, в которых молекулы ДНК используются для создания многофункциональных гибридных материалов. На сегодняшний день одним из наиболее эффективных инструментов для изучения нуклеиновых кислот является полноатомное молекулярно-динамическое (МД) моделирование, которое позволяет наиболее подробно учесть высокую конформационную подвижность этих сложных молекул. В рамках этого подхода каждый атом рассматривается как классическая точечная частица, при этом взаимодействие между ними описывается при помощи потенциалов, полученных и параметризованных на основе квантово-химических расчетов и согласованных с экспериментальными данными. Наиболее широко применяются два силовых поля — AMBER [1] и CHARMM27 [2], которые хорошо зарекомендовали себя не только при изучении структуры и подвижности отдельных фрагментов ДНК, но и при исследовании их взаимодействия с другими молекулами, в том числе с белками.

Однако при использовании такого полноатомного моделирования современная техника позволяет рассматривать лишь небольшие, не более 30 пар оснований, фрагменты молекул ДНК на временах порядка сотен не (наиболее продолжительный расчет на сегодня — это моделирование 12 пар оснований в течении 1.2 мке в работе [3]). В последние годы с целью уменьшения вычислительных затрат при молекулярио-динамическом моделировании биомолекул достаточно широко и успешно используется приближение, в котором молекулы растворителя не рассматриваются в явном виде. Вместо этого растворитель заменяется сплошной средой с определенной диэлектрической проницаемостью и ионной силой (см. обзор в [4]). Использование неявного представления привело к существенной экономии вычислительных ресурсов, что позволило моделировать поведение молекул большего размера на временах порядка нескольких не [5, 6]. Однако даже в этом случае расчет кольцевой ДНК размером 147 пар оснований в течении 5 не занял 115 часов на 128 процессорах [7].

Таким образом, полноатомные модели либо малоэффективны, либо вообще не применимы при анализе существенно более протяженных молекул или таких важных как для биологии, так и для нанотехнологии процессов, которые протекают на значительно больших временах: плавление ДНК, А-В переходы, поведение под механической нагрузкой, прохождение ДНК через мембраны. В этих случаях обычно используются различные крупнозернистые модели [8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15], которые обеспечивают упрощенное описание молекулы. В таких моделях азотистые основания, как правило, представляются сферическими [9, 11, 14, 15] или эллиптическими [8, 13] частицами, хотя предлагались и другие представления [10, 12]. Но столь сильное огрубление не позволяет с необходимой точностью воспроизвести и взаимодействие частиц, и локальную подвижность ДНК, тем самым ограничивая применимость таких методов для анализа внутримолекулярных перестроек, исследования тепловых и механических свойств молекул, а также влияния локальных возбуждений на ее структуру.

В данной работе описано построение новой крупно-зернистой модели, в ходе которого выбор зерен и определение вида и параметров потенциалов проводились на основе анализа полноатомной модели молекулы ДНК, а огрубление выполнялось таким образом, чтобы исключить из рассмотрения высокочастотные валентные колебания, но как можно точнее воспроизвести низкочастотную внутримолекулярную подвижность. Для построенной модели показано, что ее использование позволяет получать надежные данные о тепловых и механических свойствах достаточно протяженных молекул.

Цель работы: 1. Построение крупнозернистой модели, которая, с одной стороны, учитывает основные типы подвижности и хорошо воспроизводит динамику молекулы ДНК, а с другой стороны, является достаточно эффективной и позводяет моделировать протяженные фрагменты ДНК на больших временных масштабах. 2. Исследование механических и тепловых свойств молекулы ДНК в рамках построенной модели.

Научная новизна результатов:

1. Предложена новая крупнозернистая модель, построение которой опирается на подробный анализ подвижности сахаро-фосфатного остова.

2. Впервые рассчитана теплопроводность одиночной молекулы ДНК.

3. Предложено новое объяснение характера зависимости силы от деформации молекулы ДНК при ее растяжении.

4. Предложены новые методы учета электростатических взаимодействий заряженных частиц в сплошной среде.

Практическая значимость работы: представленная модель реализована в виде компьютерной программы и используется для расчетов долговременной динамики протяженных (до 1000 пар оснований) фрагментов ДНК, которые могут быть полезны для теоретических исследований, а также при создании ДНК-содержащих наноустройств. Кроме того, расчитаны механические и тепловые свойства молекулы ДНК, которые важны при ее использовании в нанотехнологии. Полученные выражения для электростатической энергии могут быть полезны при численном моделировании полимеров в растворах.

Публикации: на основе результатов данной диссертационной работы опубликовано 21 печатных работ, из которых 3 статьи в рецензируемых научных журналах, 7 статей в трудах конференций и 11 тезисов докладов.

Апробация работы: основные результаты работы были доложены на международных ежегодных конференциях «Advanced problems in mechanics», Saint-Petersburg, Repino, 2009, 2010 г.- международной конференции «Theory and Computer Simulation of Polymers: New Developments», Moscow, 2010; на мировом конгрессе 43rd IUPAC World Polymer Congress Polymer Science in the Service of Society, Glasgow, UK, 2011; XVI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов», Москва, 2009; на Первой российской конференции «Проблемы механики и акустики сред с микрои наноструктурой: наномех-2009» Н.-Новгород, 2009 г.- на 2ой Всероссийской школе-семинаре «Наноструктуры, моделирование, анализ и управление», Москва, 2009 г.- на XVI Всероссийской конференции «Структура и динамика молекулярных систем», Яльчик, 2009; на II Всероссийской конференции «Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях», Москва, 2009 гна Пятой Всероссийской Каргинской Конференции «Полимеры — 2010», Москва, 2010 гна XV Симпозиуме по межмолекулярному взаимодействию и конформациям молекул, Петрозаводск, 2010 гна X Всероссийском съезде по фундаментальным проблемам теоретической и прикладной механики, Нижний Новгород, 2011; на ежегодных конференциях Отдела полимеров и композиционных материалов ИХФ РАН, Москва, 2009, 2010, 2011 г.

Личный вклад автора. Автором были получены аналитические выражения для электростатической энергии, проведен анализ подвижности сахаро-фосфатного остова, осуществлена обработка полноатомных траекторий, получены оценки параметров потенциалов для крупнозернистой модели, выполнены исследования по верификации модели, проведены молекулярно-динамические расчеты и расчеты механических и тепловых свойств молекулы ДНК.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит 110 страниц, включает 28 рисунков и список литературы из 102 наименований.

Выводы.

1. Получено аналитическое выражение для взаимодействия зарядов внутри слабоде-формированной сферы и итерационная схема решения электростатической задачи, которая позволяет получить точное решение. Полученные выражения могут использоваться при моделировании заряженных биомолекул для более точного по сравнению с существующими методами вычисления электростатической энергии.

2. Проведен подробный анализ подвижности сахаро-фосфатного остова молекулы ДНК в рамках полноатомной модели, который позволил получить дополнительные данные о структуре и динамике двойной спирали ДНК. В частности, был найден набор геометрических параметров, изменение которых коррелирует с переключением рибозного кольца.

3. Предложена новая крупнозернистая модель молекулы ДНК. Сравнение результатов моделирования с полноатомным подходом и экспериментальными данными показало, что она с хорошей точностью воспроизводит двухспиральную структуру ДНК и ее подвижность при низкой и комнатной температурах. Вычисленные в рамках модели продольная и крутильная жесткости и скорости звука находятся в разумном согласии с экспериментом. Кроме того, данная модель является достаточно эффективной с вычислительной точки зрения. Таким образом, предлагаемая крупнозернистая модель может быть использована для анализа динамики протяженных (порядка 1000 пар оснований) фрагментов ДНК. Данная модель реализована в виде компьютерной программы, опубликованной в свободном доступе сети Интернет ([http://people.cs.vt.edu/onufriev/ ~software~onufriev/software]).

4. Предложено новое объяснение для структурного перехода, наблюдающегося в экспериментах по растяжению одиночных полимерных молекул. Численные расчеты с использованием крупнозернистой модели показали, что именно такой механизм реализуется при растяжении молекулы ДНК.

5. Моделирование теплопереноса вдоль двойной спирали показало, что молекула ДНК имеет конечную теплопроводность, которая не зависит от ее длины. Впервые была получена оценка величины коэффициента теплопроводности: к = 0.3 Вт/мК, которая оказалась примерно в 2 раза меньше теплопроводности воды. Полученный характер зависимости теплоемкости и теплопроводности от температуры показывает, что теплоперенос в ДНК появляется в основном благодаря распространению низкочастотных фононов (с частотами ш < 175 см-1), т. е. мягких низкочастотных волн.

Благодарности.

В заключение автор выражает благодарность научному руководителю М. А. Мазо, а также к. ф.-м.н. Е. А. Зубовой, д.ф.-м.н. А. В. Савину, проф. Л. И. Маневичу, проф. А. В. Онуфриеву и к. ф.-м.н. О. Ю. Купервассеру за постановку интересных задач, обсуждение полученных результатов и поддержку в решении научных проблем.

Показать весь текст

Список литературы

  1. A second generation force field for the simulation of proteins, nucleic acids, and organic molecules / W. D. Cornell, P. Cieplak, C. 1. Bayly et al. //J. Am. Chem. Soc. — 1995. — Vol. 117. — P. 5179.
  2. Foloppe N., MacKerell A. D. All-atom empirical force field for nucleic acids: I. parameter optimization based on small molecule and condensed phase macromolecular target data // J. Comput. Chem. 2000. — Vol. 21. — P. 86.
  3. Perez A., Luque F. J., Orozco M. Dynamics of B-DNA on the microsecond time scale // Journal of American Chemical Society. — 2007. — Vol. 129. — P. 14 739.
  4. Onufriev A. Annual Reports in Computational Chemistry / Ed. by R. Wheeler, D. Spellmeyer. — Amsterdam: Elsevier, 2008. — Vol. 4. — P. 125.
  5. Application of a pairwise generalized Born model to proteins and nucleic acids: Inclusion of salt effects / J. Srinivasan, M. Trevathan, P. Beroza, D. Case // Theor. Chem. Accts. 1999. — Vol. 101.- Pp. 426−434.
  6. Chocholousova J., Feig M. Implicit solvent simulations of DNA and DNA-protein complexes: Agreement with explicit solvent vs experiment //J. Phys. Chem. B. — 2006.-Vol. 110.-P. 17 240.
  7. Ruscio J. Z., Onufriev A. A computational study of nucleosomal DNA flexibility // Biophys. J. 2006. — Vol. 91. — P. 4121.
  8. Morriss-Andrews A., Rottler J., Plotkin S. S. A systematically coarse-grained model for DNA and its predictions for persistence length, stacking, twist, and chirality // J. Chem. Phys. 2010. — Vol. 132. — P. 35 105.
  9. A coarse grain model for DNA / T. A. Knotts IV, N. Rathore, D. C. Schwartz, J. J. de Pablo // J. Chem. Physics. 2007. — Vol. 126.- P. 84 901.
  10. A coarse grained model for atomic-detailed DNA simulations with explicit electrostatics / P. D. Dans, A. Zeida, M. R. Machado, S. Pantano // Journal of Chemical Theory and Computation. — 2010. Vol. 6, no. 5. — Pp. 1711−1725.
  11. Chen J.-S., Teng H., Nakano A. Wavelet-based multi-scale coarse graining approach for DNA molecules // Finite Elem. Anal. Des. — 2007. — March. — Vol. 43. — Pp. 346−360.
  12. Tepper H. L., Voth G. A. A coarse-grained model for double-helix molecules in solution: Spontaneous helix formation and equilibrium properties. //J. Chem. Phys. — 2005. Vol. 122. — P. 124 906.
  13. Mergell B., Ejtehadi M. R., Everaers R. Modeling DNA structure, elasticity, and deformations at the base-pair level. // Phys. Rev. E. 2003. — Vol. 68. — P. 21 911.
  14. Drukker K., Wu G., Schatz G. C. Model simulations of DNA denaturation dynamics //J. Chem. Phys. 2001. — Vol. 114. — P. 579.
  15. Low-frequency localized oscillation of DNA double helix / N. A. Kovaleva, L. I. Manevitch, A. I. Musienko, A. V. Savin // Polymer Science Series A. — 2009. — Vol. 51.-P. 833.
  16. Cifra P., Benkova Z., Bleha T. Chain extension of DNA confined in channels //J. Phys. Chem. B. — 2009. — Vol. 113.-P. 1843−1851.
  17. Marko J. F., Siggia E. D. Stretching DNA. // Macromolecules. — 1995. — Vol. 28. — Pp. 8759−8770.
  18. Odijk T. Stiff chains and filaments under tension // Macromolecules.— 1996.— Vol. 28. Pp. 7016−7018.
  19. Becker N. B., Nils B., Everaers R. From rigid base pairs to semiflexible polymers: Coarse-graining DNA // Phys. Rev. E. 2007.- Vol. 76. — P. 21 923.
  20. Elasticity theory of a twisted stack of plates / C. O’Hern, R. Kamien, T. Lubensky, P. Nelson // The European Physical Journal B. — 1998. Vol. 1. — Pp. 95−102.
  21. Mazur A. K. Kinetic and thermodynamic DNA elasticity at micro- and mesoscopic scales. // J. Phys. Chem. B. — 2009. — Vol. 113.- Pp. 2077−2089.
  22. Yakushevich L. V. Nonlinear DNA dynamics: a new model. // Phys. Letters A.— 1989. Vol. 136. — Pp. 413−417.
  23. Peyrard M., Cuesta-Lopez S., James G. Nonlinear analysis of the dynamics of DNA breathing // Journal of Biological Physics. — 2009. — Vol. 35, no. 1. — Pp. 73−89.
  24. Yakushevich L. V., Savin A. V., Manevitch L. I. Nonlinear dynamics of topological solitons in DNA // Physical Review E. 2002. — Vol. 66. — P. 16 614.
  25. Топологические солитоиы в неоднородной молекуле ДНК / Ковалева Н. А., Савин А. В., Маневич JT. И. и др. // Высокомолекулярные соединения, серия А. 2006. — Т. 48, вып. 2. — С. 1−19.
  26. В. Л., Кац Е. И., Кикотъ И. П. Влияние дипольных сил на структуру жидкокристаллических фаз ДНК // Письма в ЖЭТФ. — 2006. — Т. 84, вып. 5. С. 334−338.
  27. Rudd L., Lee D. J., Kornyshev A. A. The role of electrostatics in the В to A transition of dna: from solution to assembly //J. Phys.: Condens. Matter. — 2007. — Vol. 19. P. 416 103.
  28. Sambriski E. J., Schwartz D. C., de Pablo J. J. A mesoscale model of DNA and its renaturation // Biophysical Journal. — 2009. — March. — Vol. 96. — P. 1675−1690.
  29. Sambriski E. J., Ortiz V., de Pablo J. J. Sequence effects in the melting and renaturation of short DNA oligonucleotides: structure and mechanistic pathways 11 J. Phys. Condens. Matter. 2009. — Vol. 21, — P. 34 105.
  30. Everaers R., Ejtehadi M. R. Interaction potentials for soft and hard ellipsoids // Phys. Rev. E. — 2003. — Apr. — Vol. 67, no. 4, — P. 41 710.
  31. Insights on protein-DNA recognition by coarse grain modelling / P. Poulain, A. Sal-adin, B. Hartmann, C. Prevost // Journal of Computational Chemistry. — 2008. — Vol. 29, no. 15. Pp. 2582−2592.
  32. C.K.Chui. An Introduction to Wavelets. — Academic Press, 1992.
  33. DeMille R. C., Cheatham III T. E., Molinero V. A Coarse-Grained Model of DNA with Explicit Solvation by Water and Ions // Journal of Physical Chemistry B. — 2011.- Vol. 115, no. l.-Pp. 132−142.
  34. J.E.Kilpatrick, Pitzer K., Spitzer R. The thermodynamics and molecular structure of cyclopentane // J. Am. Chem. Soc. 1947.- Vol. 69.- P. 2483.
  35. C.Altona, Sundaralingam M. Conformational analysis of the sugar ring in nucleosides and nucleotides. A new description using the concept of pseudorotation //J. Am. Chem. Soc. 1972. — Vol. 94, no. 23. — Pp. 8205−8212.
  36. Levitt M., Warshel A. Extreme conformational flexibility of the DNA and RNA. // J. Am. Chem. Soc. 1978. — Vol. 100. — Pp. 2607−2613.
  37. Warshel A., Levitt M. QCFF/PI: A program for the consistent force field evaluation of equilibrium geometries and vibrational frequencies of molecules // Quantum Chemistry Program Exchange. — 1974.
  38. Geometric parameters in nucleic acids: Sugar and phosphate constituents / A. Gelbin, B. Schneider, L. Clowney et al. // J. Am. Chem. Soc. — 1996.— Vol. 118.— Pp. 519−529.
  39. Niedle S. Principles of Nucleic Acid Structure. — Elsevier, 2008.
  40. Geometrical and electronic structure variability of the sugar-phosphate backbone in nucleic acids / D. Svozil, J. E. Sponer, I. Marchan et al. //J. Phys. Chem. B. — 2008.
  41. Refinement of the amber force field for nucleic acids: Improving the description of «7 conformers / A. Perez, I. Marchan, D. Svozil et al. // Biophys. J. — 2007. — Vol. 92, no. 11. Pp. 1817−29.
  42. Hartmann B., Piazzola D., Lavery R. BI BII transitions in B-DNA // Nucl. Ac. Res. — 1993. — Vol. 21, no. 3. — Pp. 516−568.
  43. Structure and Expression. Vol.3: DNA Bending and Curvature / Ed. by W. K. Olson, R. H. Sarma, M. H. Sarma, M. Sundaralingam. — Adenine Press, 1988. — Pp. 191−211.
  44. Young M. A., Ravishanker G., Beveridge D. L. A 5-nanosecond molecular dynamics trajectory for B-DNA: Analysis of structure, motions, and solvation // Biophys. Journal. 1997. — Vol. 73. — Pp. 2313−2336.
  45. Dynamics of DNA: BI and BII phosphate backbone transitions / M. Trieb, C. Rauch, B. Wellenzohn et al. // J. Phys. Chem. B. 2004. — Vol. 108. — Pp. 2470−2476.
  46. Flexibility of the B-DNA backbone: effects of local and neighbouring sequences on pyrimidine-purine steps / H.-O. Bertrand, T. Ha-Duong, S. Fermandjian, B. Hartmann // Nucleic Acids Research. — 1998. — Vol. 26, no. 5. — Pp. 1261−67.
  47. Coman D., Russu I. M. A nuclear magnetic resonance investigation of the energetics of basepair opening pathways in DNA // Biophysical Journal. — 2005. — Vol. 89. — Pp. 3285−3292.
  48. Dornberger U., Leijon M., Fritzsche H. High base pair opening rates in tracts of GC base pairs // Journal of Biological Chemistry. — 1999. — March. — Vol. 274, no. 11.-P. 6957−6962.
  49. Priyakumar U. D., MacKerell A. D. Computational approaches for investigating base flipping in oligonucleotides // Chem. Rev. — 2006. — Vol. 106. — Pp. 489−505.
  50. Banavali N. K., Huang N., Jr. A. D. M. Conserved patterns in backbone torsional changes allow for single base flipping from duplex DNA with minimal distortion of the double helix // J. Phys. Chem. B. 2006. — Vol. 110.- Pp. 10 997−11 004.
  51. Giudice E., Varnai P., Lavery R. Base pair opening within B-DNA: free energy pathways for GC and AT pairs from umbrella sampling simulations // Nucleic Acids Research. 2003. — Vol. 31, no. 5. — Pp. 1434−1443.
  52. Huang N., Banavali N. K., MacKerell A. D. Protein-facilitated base flipping in DNA by cytosine-5-methyltransferase I / PN AS. 2003. — Vol. 100, no. 1. — Pp. 68−73.
  53. DNA: An extensible molecule / P. Cluzel, A. Lebrun, A. Heller et al. // Science. — 1996.-Vol. 271.-P. 792.
  54. S.B.Smith, Y. Cui, C.Bustamante. Overstretching B-DNA: the elastic response of individual double-stranded and single stranded DNA molecules // Science. — 1996. — Vol. 271.-P. 795.
  55. Peeling back the mystery of DNA overstretching / M. C. Williams, K. Pant, I. Rouz-ina, R. L. Karpel // Spectroscopy. — 2004. — Vol. 18. — P. 203.
  56. McCauley M. J., Williams M. C. Optical tweezers experiments resolve distinct modes of DNA-protein binding // Biopolymers. — 2008. — Vol. 91. — P. 265.
  57. Single-molecule studies of DNA mechanics / C. Bustamante, S.B.Smith, J. Liphardt, D. Smith // Current Opinion in Structural Biology. — 2000. — Vol. 10. — P. 279.
  58. Rouzina I., Bloomfield V. A. Force-induced melting of the DNA double helix 1. thermodynamic analysis // Biophys. J. — 2001. — Vol. 80. — P. 882.
  59. Rouzina I., Bloomfield V. A. Force-induced melting of the DNA double helix 2. effect of solution conditions // Biophys. J. — 2001. Vol. 80. — P. 894.
  60. Rief M., Clausen-Schaumann H., Gaub H. E. Sequence-dependent mechanics of single DNA molecules // Nat. Struct. Mol. Biol. — 1999. — Vol. 6. Pp. 346−349.
  61. Overstretching and force-driven strand separation of double-helix DNA / S. Cocco, J. Yan, J.-F. Leger et al. // Phys. Rev. E. 2004. — Vol. 70. — P. 11 910.
  62. Unraveling the structure of DNA during overstretching by using multicolor, single-molecule fluorescence imaging / J. van Mameren, P. Gross, G. Farge et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009. — Vol. 106, no. 43. — P. 18 231.
  63. Two distinct overstretched DNA states / H. Fu, H. Chen, J. F. Marko, J. Yan // Nucleic Acids Research. 2010. — Vol. 80. — P. 1.
  64. B-S transition in short oligonucleotides / J. Morfill, R. Lugmaier, J. Sedlmair, H. Gaub // Biophys. J. 2007. — Vol. 93. — P. 2400.
  65. Lebrun A., Lavery R. Modelling extreme stretching of DNA // Nucleic Acids Research. 1996. — Vol. 24, no. 12. — P. 2260.
  66. Lavery R., Lebrun A. Modelling DNA stretching for physics and biology // Genetica. 1999. — Vol. 106. — Pp. 75−84.
  67. H.Li, T.Gisler. Overstretching of a 30 bp DNA duplex studied with steered molecular dynamics simulation: Effects of structural defects on structure and force-extension relation // Eur. Phys. J. E. — 2009. — Vol. 30. Pp. 325−332.
  68. И. E. Основы теории электричества. — М: Наука, 1989.
  69. Klamt A., Schuurman G. COSMO: a new approach to dielectric screening in solvents with explicit expression for screening energy and its gradient // J. Chem. Soc. Perkin TRANS 2. 1993. — Pp. 799−805.
  70. Kirkwood J. C. Theory of solutions of molecules containing widely separated charges with special applications to zwitterions 11 J. Chem. Phys. — 1934. — Vol. 2, no. 7. — Pp. 351−361.
  71. Semianalytical treatment of solvation for molecular mechanics and dynamics / W. C. Still, A. Tempczyk, R. C. Hawley, T. Hendrickson // J. Am. Chem. Soc. — 1990.-Vol. 112.-P. 6127.
  72. A. Onufriev D. A. Case D. B. Effective born radii in the generalized born approximation: The importance of being perfect // J Comput Chem. — 2002.
  73. Sigaiov G., Fenley A., Onufriev A. Analytical electrostatics for biomolecules: beyond the Generalized Born approximation. // J. Chem. Phys. — 2006.— Vol. 124.— P. 124 902.
  74. Sigaiov G., Scheffel P., Onufriev A. Incorporating variable dielectric environments into the generalized born model // J. Chem. Phys. — 2005. — Vol. 122. — P. 94 511.
  75. Implicit electrostatic solvent model with continuous dielectric permittivity function / M. V. Basilevsky, F. V. Grigoriev, E. A. Nikitina, J. Leszczynski (/ J. Phys. Chem. B. 2010. — Vol. 114. — Pp. 2457−2466.
  76. Yu. I. Kharkats A. A. Kornyshev M. A. V. Electrostatic models in the theory of solutions 11 J. Chem. Soc., Faraday Trans 2.- 1976.- Pp. 361−371.
  77. Basilevsky M. V., Grigoriev F. V., Kupervasser O. Y. Specific features of the dielectric continuum solvation model with a position-dependent permittivity function // J. Phys. Chem. B. 2010.
  78. Новая крупнозернистая модель ДНК / И. П. Кикоть, А. В. Савин, Е. А. Зубова и др. // Биофизика. 2011. — Т. 56, вып. 3. — С. 396−402.
  79. Т. Е., Cieplak P., Kollman P. A. A modified version of the Cornell et al. force field with improved sugar pucker phases and helical repeat //J. Biomol. Struct. Dynam. 1999. — Vol. 16. — Pp. 845−862.
  80. Saenger W. Principles of Nucleic Acids Structure. — New York: Springer, 1984.
  81. N. Bruant D. F., Lavery R., Genest D. From atomic to mesoscopic descriptions of the internal dynamics of DNA // Biophys. J. 1999. — Vol. 77. — P. 2366.
  82. D. Reith M. Putz F. M.-P. Deriving effective mesoscale potentials from atomistic simulations. // Journal of Computational Chemistry. — 2003.— Vol. 24, no. 13.— Pp. 1624−1636.
  83. Onufriev A., Case D. A., Bashford D. Effective Born radii in the generalized Born approximation: the importance of being perfect // Journal of Computational Chemistry. 2002. — Nov. — Vol. 23, no. 14. — Pp. 1297−304.
  84. Allen M. P., Tildesley D. Computer simulation of liquids. — UK, Oxford: Clarendon Press, 1987.
  85. Dickerson R. Nucleic acids in International Tables for Crystallography.— Kluw-er Academic Publishers, 2001.— Vol. F of Crystallography of Biological Macro-molecules. Pp. 588−622.
  86. Horn B. K. P. Closed-form solution of absolute orientation using unit quaternions // J. Opt. Soc. Am. A. 1987. — Vol. 4. — P. 629.
  87. Structure of a B-DNA dodecamer: conformation and dynamics / H. R. Drew, R. M. Wing, T. Takano et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1981. — Vol. 78.-P. 2179.
  88. Mechanical stability of single DNA molecules / H. Clausen-Schaumann, M. Rief,
  89. C. Tolksdorf, H. E. Gaub // Biophys. J. 2000. — Vol. 78. — P. 1997.
  90. Hakim M. B., Lindsay S. M., Powell J. The speed of sound in DNA // Biopolymers. 1984. — Vol. 23. — Pp. 1185−1192.
  91. Phonon dispersion of oriented DNA by inelastic x-ray scattering / M. Krisch, A. Mermet, H. Grimm et al. // Phys. Rev. E. 2006. — Vol. 73. — P. 61 909.
  92. Heat conductivity of the DNA double helix / A. V. Savin, M. A. Mazo, I. P. Kikot et al. // Phys. Rev. B.- 2011. Vol. 83. — P. 245 406.
  93. Breakdown of Fourier’s law in nanotube thermal conductors / C. W. Chang,
  94. D. Okawa, H. Garcia et al. // Phys. Rev. Lett. — 2008. Vol. 101. — P. 75 903.
  95. Maruyama S. A molecular dynamics simulation of heat conduction in finite length SWNTs // Physica B. 2002. — Vol. 323. — P. 193.
  96. Zhang G., Li B. Anomalous vibrational energy diffusion in carbon nanotubes 11 J. Chem. Phys. 2005. — Vol. 123. — P. 14 705.
  97. Savin A. V., Hu B., Kivshar Y. Suppression of thermal conductivity in graphene nanoribbons with rough edges // Phys. Rev. B. — 2009. — Vol. 80.- P. 195 423.
  98. Gendelman O. V., Savin A. V. Normal heat conductivity of the one-dimensional lattice with periodic potential of nearest-neighbor interaction // Phys. Rev. Lett. — 2000.-Vol. 84.-P. 2381.
  99. Finite thermal conductivity in Id lattices / C. Giardina, R. Livi, A. Politi, M. Vassali // Phys. Rev. Let. 2000. — Vol. 84. — P. 2144.
  100. Lepri S., Livi R., Politi A. Heat conduction in chains of nonlinear oscillators // Phys. Rev. Lett. 1997. — Vol. 78. — P. 1896.
  101. Lepri S., Livi R., Politi A. Thermal conduction in classical low-dimensional lattices // Phys. Reports.- 2003.- Vol. 377. P. 1.
  102. Kodama T., Jain A., Goodson K. E. Heat conduction through a DNA-gold composite jI Nano Lett. 2009. — Vol. 9. — P. 2005.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?