Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия Пространственная организация, форма молекулы ДНК являются ключевой характеристикой, определяющей ее функциональную специфичность и природу межмолеку лярных взаимодействий. Специфическая форма, которую молекула ДНК принимает при определенных условиях, обусловлена ее микромеханическими и структурными особенностями, зависящими от последовательности нук леотидов. Следовательно, отдельные характеристики фор мы ДНК могут быть прогнозированы. Предложен ряд моде лей для описания внутренней кривизны ДНК, включа ющий набор геометрических параметров двойной спирали, при меняемых при компьютерной реконструкции простран ственных структур. С другой стороны, необходимые пара метры пар оснований можно рассчитать исходя из обще доступной информации атомной структуры ДНК. Принимая пары оснований как твердые тела, их относительное рас по ложение в пространстве можно оценить по полученным параметрам. Матрицы являются наиболее распространен ным способом реализации преобразований твердого тела и широко используются в моделировании формы ДНК. Бо лее простая и надежная альтернатива матрицам -кватер нионы. Единичные кватернионы представляют только по ворот, тогда как двойные кватернионы объединяют в себе и поворот, и смещение. В настоящем руководстве алгебра единичных и двойных кватернионов впервые применена для моделирования траектории молекулы ДНК исходя из конформационных параметров динуклеотидных шагов. Хотя использование двойных кватернионов опти мально для детального моделирования структуры, единич ные кватернионы достаточны для прогнозирования траек тории двойной спирали и последующих расчетов ее простран ственных характеристик. Обсуждаются широко использу емые, а также оригинальные алгоритмы вычисления кри визны, радиуса гирации, персистентной длины и фазиро вания статических изгибов для анализа формы молекулы, вычисления статистики полимерной цепи и прогнозиро вания микромеханических свойств на основе координат траектории ДНКспирали. Приведенные алгоритмы будут полезны как в ходе in silico анализа относительно коротких фрагментов ДНК, так и в топологическом картировании полных геномов.Ключевые слова: кватернионное моделирование; структу ра ДНК; кривизна; радиус гирации; персистентная длина; преобразование Фурье; фазирование; изгибаемость.The threedimensional shape of a DNA molecule is a key pro perty influencing its functional specificity and the nature of its molecular interactions. The characteristic shape into which a DNA molecule folds under certain conditions is a manifesta tion of its micromechanical and structural features, which are sequencedependent. DNA shaperelated properties can there fore be determined in a predictable manner. A number of models have been designed to describe intrinsic DNA curvature, incorporating a set of helical parameters which can be applied to operative threedimensional reconstruction of the DNA structures. Alternatively, desired base pair parameters can be compu...