和來自化學(xué)課上僵硬的塑料模型不同，真正的分子鏈能彎曲和伸展。一些像 DNA 一樣的聚合物尤其具有伸展性。這種特征使建立其行為模型的努力變得更加復(fù)雜。

自從保羅·弗洛里做出了開創(chuàng)性工作，研究人員提出各種計(jì)算彎曲的聚合物兩端之間距離的公式。不過，這些公式通常沒有考慮分子的伸展性。在日前發(fā)表于美國物理聯(lián)合會(huì)所屬《化學(xué)物理學(xué)雜志》的研究中，科學(xué)家推導(dǎo)出一個(gè)判斷半柔性聚合物（包括 DNA 或者 RNA）兩個(gè)末端之間距離的公式，同時(shí)將聚合物的拉伸程度考慮進(jìn)來。

此前對聚合物如何彎曲的估測并未解釋分子如何在三維下移動(dòng)。研究人員表示，計(jì)算伸直長度分布的方法更加嚴(yán)謹(jǐn)。其不僅能計(jì)算兩端之間的距離，還能弄清楚聚合物的形狀。

通過將聚合物的伸展性考慮進(jìn)來，公式可幫助研究人員估測 DNA的片段的靈活性。研究發(fā)現(xiàn)，DNA 的這種屬性對于其生物功能至關(guān)重要。DNA 的靈活性影響調(diào)節(jié)蛋白的結(jié)合以及 DNA 如何環(huán)繞像線軸一樣使其被整齊地“打包”在細(xì)胞核內(nèi)的組蛋白。DNA 彎曲和環(huán)繞組蛋白的特定方式會(huì)通過將特定基因暴露在外面同時(shí)將其他基因隱藏起來，影響基因表達(dá)。

研究人員以像蠕蟲一樣的鏈模型為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出新的公式。該模型將諸如 DNA、RNA 等半柔性聚合物作為鏈條上的一個(gè)環(huán)節(jié)。利用大量的蒙特卡羅模擬，他們在很大范圍內(nèi)驗(yàn)證了公式的有效性。研究人員還利用對分子如何運(yùn)動(dòng)和相互作用進(jìn)行實(shí)時(shí)建模的分子動(dòng)力學(xué)模擬，確保從他們的方法中獲得關(guān)于短鏈 DNA 和 RNA 聚合物的類似結(jié)果。