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J-GLOBAL ID：201002227554355002   整理番号：10A0928921

高分子核酸のCoulomb自由エネルギー:円筒Poisson-Boltzmanモデルに対する低塩と高塩解析アプローチ

Coulombic Free Energy of Polymeric Nucleic Acid: Low- and High-Salt Analytical Approximations for the Cylindrical Poisson-Boltzmann Model

著者 (1件)： SHKEL Irina A. (Univ. Wisconsin-Madison, Wisconsin)
資料名： Journal of Physical Chemistry B  (Journal of Physical Chemistry B)
巻： 114  号： 33  ページ： 10793-10803  発行年： 2010年08月26日 
JST資料番号： W0921A  ISSN： 1520-6106  CODEN： JPCBFK  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 核酸(NA)過程への応用において,塩濃度C_bの関数としてDNAのCoulomb自由エネルギー(G^c)に対する正確解析式は必須である。高荷電生体高分子過程に対する標準自由エネルギーと転移の中点温度は共に0.01~0.3M間のC_bに線形依存する。0.01~0.1M間のC_bにおいて高分子DNAの二本鎖(ds)DNAの一本鎖(ss)DNA転移の融点は1.5ディケード減あたり15~20°C増加する。DNAの円筒モデルと溶液中イオンに対する非線形Poisson-Boltzman(NLPB)方程式はNAと塩のCoulomb相互作用を記述し,熱力学量に対する解析式を提供できる最も単純アプローチの仲間である。高分子NAのG^cに対する三組の近似を誘導し,0.01~2Mの1:1C_bの実験範囲で数値解と比較した。低~高C_b限界で円筒NLPB方程式の二組の漸近解から二組の近似を得た:どのC_bでも1%以内の精度でのdsDNAと3%以内の精度でのssDNAのG^c決定に両者は十分であった。第三の近似は参照C_b0.15Mの近くでln C_bにおける二次項に至るTaylor級数を実験的に動機付けた。三組の数値係数(0.15MでCoulomb自由エネルギーとその一次と二次微分)をもつこの式はss(a=7Å,b=3.4Å)とds(a=10Å,b=1.7Å)に対して0.01~1Mで数値解の2%以内でG^c依存性を予測した。線形B-DNAの全原子構造モデルについて計算した自由エネルギーと円筒自由エネルギーの比較は円筒モデルが1:1 C_bの0.01M以上で完全に十分であることを示した。全原子数値計算と実験解析への適用において二組の円筒パラメータ,イオンの円筒軸(半径)への最接近距離aと平均電荷分離bの選択を考察した。イオン相関と特異的効果を説明する熱力学アプローチでもってG^cに対する解析式の更なる開発を示唆した。

シソーラス用語： 核酸 ,  *一本鎖DNA ,  *B-DNA ,  Gibbs自由エネルギー ,  *塩効果 ,  Poisson-Boltzmann方程式 ,  *Coulomb相互作用 ,  数学モデル ,  数値解法 ,  漸近解 ,  近似式 ,  数値計算 ,  濃度依存性 ,  構造パラメータ
準シソーラス用語： Coulombエネルギー ,  Taylor級数 ,  構造モデル ,  数値解 ,  相対誤差 ,  二本鎖DNA

分類 (1件)： 核酸一般  (EB04010U)

タイトルに関連する用語 (7件)： 高分子 ,  核酸 ,  Coulomb ,  自由エネルギー ,  モデル ,  塩 ,  解析