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幸运赛车官网 SM9组供稿 第27期 2020年04月17日
北京凝聚态物理国家研究中心
病毒DNA在受限空间中的多区域有序性

  病毒,有着各种各样的形状和大小,既有极其微小的二十面体鼻病毒(如普通流感病毒),也有较大尺寸的砖型正痘病毒(如天花)。然而,DNA是以怎样的形态和方式堆积在病毒内部的,仍旧是一个具有争议的问题。最近,幸运赛车官网 /北京凝聚态物理国家研究中心的研究人员在《物理评论快报》上发表了一篇文章,通过理论分析和数值模拟,解答了这一病毒DNA的堆积问题。
  文章的作者把DNA在病毒内的堆积问题简化为一根被限制在球壳内的弹性细丝。这一模型中存在着三种互相竞争的作用: 第一,细丝的弹性作用,使细丝倾向于保持直线;第二,体积排除作用,避免了细丝与自身发生重叠;第三,球壳对细丝的限制作用,与前两种作用相竞争。作者们发现,如此简单的模型却产生出惊人的复杂行为。当细丝的密度很高时,它在球壳内的最优结构是一种复杂排布的、可以被区分成多个区域的有序交织环(如图所示),而不是早前工作中提出的单个“甜甜圈”型结构。

  染色质的结构也会出现多区域有序性,其中蛋白质与DNA之间复杂的相互作用能够驱动DNA的分离。目前这一工作表明即使在没有特定结构束缚的情况下,DNA的多区域有序性仍可以出现在更简单与更微小的系统中。当然,如果要精确地预测DNA在病毒中的堆积形态,则需要进一步考虑DNA与病毒外壳之间、以及DNA分子内部所具有的特定相互作用。这项研究成果为DNA在病毒内部的堆积形态提出了全新见解,有助于人们进一步揭示其中蕴含的重要物理机制。
  该工作以‘’Spontaneous Domain Formation in Spherically-Confined Elastic Filaments‘’为题,发表在《物理评论快报》杂志上。幸运赛车官网 研究员Jure Dobnika为该论文的通讯作者。这项研究得到了国家自然科学基金委的支持。
  文章链接:
  Tine Curk, James D. Farrell, Jure Dobnikar, Rudi Podgornik, Spontaneous Domain Formation in Spherically-Confined Elastic Filaments, Phys. Rev. Lett. 123, 047801 (2019).
   

下载附件>> PRL 123, 047801 (2019).pdf