No abstract

Thermal oscillations of base pairs in the Peyrard-Bishop-Holstein model are simulated by stochastic fluctuations of base overlap integrals. Numerical investigation of the model is carried out for a hole transfer in G 1 A 2 G 3 G 4 sequence which was previously studied experimentally by F. Lewis et al. A hole migration between G 1 and G 3 G 4 is determined by the matrix elements of the charge transition, but presence and amplitude of their stochastic fluctuations proved to play a key role in reproduction of the experimental kinetics. Good agreement with the experimental data was obtained for a wide range of the model parameters' combinations. (A. S. Shigaev), olegpon36@mail.ru (O. A. Ponomarev), lak@impb.psn.ru (V. D. Lakhno)

Аннотация. Работа посвящена обзору и анализу литературных данных, касающихся свойств открытых состояний ДНК. Данные состояния возникают вследствие крупных флуктуаций дуплекса и оказывают большое влияние на целый ряд биохимических процессов, в том числе на перенос электрического заряда в ДНК. Проведён сравнительный анализ экспериментальных данных по кинетике и термодинамике открытых состояний ДНК в широком интервале температур. Объяснены противоречия между результатами разных экспериментов. На основе различия термодинамических свойств и других характеристик выделено три типа открытых состояний ДНК, а также дано современное определение термина «открытое состояние». Представлен краткий обзор простых математических моделей ДНК, в большинстве которых состояние каждой пары оснований описывается одной-двумя переменными. Рассмотрены основные проблемы исследования гетерогенной ДНК в рамках подходов данного уровня. Обсуждается роль каждой из групп моделей в интерпретации экспериментальных данных. Особое внимание уделено изучению процессов переноса и локализации энергии колебаний нуклеотидных пар в дуплексе при помощи механических моделей. Показано, что данные процессы играют ключевую роль в динамике гетерогенного дуплекса, а их теоретическое исследование крайне важно для развития современной молекулярной биологии и биофизики. Рассмотрены основные особенности теоретических подходов, благодаря которым удалось описать различные экспериментальные данные. Описаны перспективы развития моделей, предложены конкретные детали оптимизации, а также возможные способы модернизации некоторых экспериментальных методик.

No abstract