水和离子在DNA附近的动力学:将模拟与时间解析的Stokes-shift实验进行比较
Sobhan Sen1, Daniele Andreatta, Sergei Y Ponomarev
1School of Physical Sciences, Jawaharlal Nehru University, New Delhi 110067 India.
Journal of the American Chemical Society
|February 5, 2009
概括
分子动力学模拟量化地在DNA中复制时间解析的斯托克斯转移 (TRSS) 实验. 模拟显示水动力学驱动了不寻常的电力定律斯托克斯转移,DNA和 counterions 的微不足道贡献.
科学领域:
- 生物物理学的生物物理.
- 计算化学计算化学
- 分子动力学分子动力学
背景情况:
- 时间解析的斯托克斯转移 (TRSS) 实验在亚纳秒时间尺度上探测生物分子和溶剂动力学.
- 解释TRSS实验数据通常需要补充计算方法.
- 了解DNA溶解动态对于各种生物过程至关重要.
研究的目的:
- 为了对TRSS对DNA的实验数据进行分子动力学 (MD) 模拟的定量验证.
- 为观察到的斯托克斯转移动力学赋予分子起源.
- 为了阐明DNA,水和 counterions 对 TRSS 信号的贡献.
主要方法:
- 使用标准计算方法执行MD模拟.
- 应用极化模型来解决不同分子物种的贡献.
- 分析时间解析的斯托克斯转移信号及其功率定律动态.
主要成果:
- 模拟MD准确地重现了实验TRSS数据的大小和功率定律行为.
- 水分子被确定为电力定律斯托克斯转移动态的主要贡献者.
- 计数器表现出220 psi的时间常数贡献,而DNA则贡献了小的30 ps伸展的指数衰变.
结论:
- MD模拟是解释DNA系统中TRSS实验的可靠工具.
- 溶剂动态,特别是水,在观察到的光谱变化中起着主导作用.
- 该研究没有发现DNA系统中除了微小的离子合变化之外,没有显著的亚态或速率异质性的证据.
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