Das elektrostatistische Potenzial von B‐DNA

Die elektrostatistischen Potenziale um DNA werden durch die Lösung der nichtlinearen Poisson-Boltzmann (PB) Gleichung gewonnen. Die detaillierte Ladungsverteilung der DNA und die unterschiedlichen Polarisierbarkeiten des Makromoleküls und des Lösungsmittels werden explizit in die Berechnungen einbezogen. Die PB-Gleichung wird mit Erweiterungen eines zuvor auf Proteine angewandten Finite-Differenzen-Ansatzes gelöst. Elektrische Potenziale und Ionenkonzentrationen werden mit denen einfacher Modelle verglichen. Es wird festgestellt, dass die Form der dielektrischen Grenze zwischen dem Makromolekül und dem Lösungsmittel erhebliche Auswirkungen auf die berechneten Potenziale in der Nähe der Oberfläche hat, insbesondere in den Rillen. Sequenzspezifische Muster werden gefunden, wobei das überraschendste Ergebnis die Existenz positiver Potenzialregionen in der Nähe der Basen sowohl in der großen als auch in der kleinen Rille ist. Der Einfluss des Lösungsmittels und der Ionenatmosphäre auf die Abschirmung der Phosphat-Phosphat-Abstoßungen wird untersucht, und eine effektive dielektrische Funktion, die für molekulare Mechanik-Simulationen geeignet ist, wird abgeleitet.