Eigen modes of the double DNA chain helix vibrations

Hedrih (Stevanovic), K. R.; Hedrih, A. N.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Eigen modes of the double DNA chain helix vibrations

Autorzy

Hedrih (Stevanovic) K. R. , Hedrih A. N.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Postacie własne drgań podwójnego łańcucha helisy DNA

Języki publikacji

Abstrakty

Different models of two coupled homogeneous DNA chain vibrations are proposed in the literature. By using as the basic approach to the DNA mathematical modelling published by N. Kovaleva, L. Manevich in 2005 and 2007, we consider a linearized model to obtain main chain subsystems of the double DNA helix. Analytical expressions of the circular eigen frequencies for the homogeneous model of the double DNA chain helix are obtained. The corresponding vibration eigen modes and possibilities of the appearance of resonant regimes as well as dynamical absorption under external excitations are considered. Two sets of normal eigen coordinates of the double DNA chain helix for separation of the system into two uncoupled chains are identified. This may correspond to the base pair order in complementary chains of the DNA double helix in a living cell.

W literaturze można spotkać opis różnych modeli sprzężonych drgań jednorodnego łańcucha DNA. W prezentowanej pracy rozważania oparto na zlinearyzowanym modelu Kovalevej i Manevicha (2005, 2007) do wydzielenia głównych podukładów łańcuchowych podwójnej helisy DNA. Uzyskano analityczne wyrażenia na częstości własne jednorodnego modelu helisy i odpowiadające im postacie własne oraz potwierdzono możliwość wystąpienia rezonansów i dynamicznej absorpcji drgań przy obecności wymuszeń zewnętrznym polem sił. Zidentyfikowano dwa zbiory współrzędnych normalnych helisy DNA potrzebnych do separacji układu na dwa rozprzężone łańcuchy. Niewykluczone, że mogą one odpowiadać rzędowi podstawowych komplementarnych podwójnych łańcuchów DNA w żywej komórce.

Słowa kluczowe

DNA eigen main chains eigen circular frequency vibration modes

Wydawca

Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej

Czasopismo

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

Rocznik

2010

Tom

Vol. 48 nr 1

Strony

219--231

Opis fizyczny

Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Hedrih (Stevanovic) K. R.

autor

Hedrih A. N.

Mathematical Institute SANU, Belgrade, University of Niˇs, Faculty of Mechanical Engineering, Serbia, katica@masfak.ni.ac.rs

Bibliografia

1. Anselmi C., De Santis P., Scipioni A., 2005, Nanoscale mechanical and dynamical properties of DNA single molecules, Review Biophysical Chemistry, 113, 209-221
2. Arsuaga J., Tan R.K.-Z., Vazquez M., De Sumners W., Harvey S.C., 2002, Investigation of viral DNA packaging using molecular mechanics models, Biophysical Chemistry, 101/102, 475-484
3. Behe M., Zimmerman S., Felsenfeld G., 1981, Changes in the heli cal repeat of poly (dG-m5dC) and poly (dG-dC) associated with the B-Z transition, Nature, 293, 233-235
4. Brukner, Susic S., Dlakic M., Savic A., Pongor S., 1994, Physiological concentrations of magnesium ions induce a strong macroscopic curvature in GGGCCC-containing DNA, J. Mol. Biol., 236, 26-32
5. Bryant Z., Stone M.D., Gore J., Smith S.B., Cozzarelli N.R., Bustamante C., 2003, Structural transitions and elasticity from torque measurements on DNA, Nature, 424, 338-341
6. Frontali C., Dore E., Ferrauto A., Gratton E., Bettini A., Pozzan M.R., Valdevit E., 1979, An absolute method for the determination of the persistence length of native DNA from electron micrographs, Biopolymers, 18, 1353-1357
7. Gore J., Bryant Z., Ilmann M., Le M.-U., Cozzarelli N.R., Bustamante C., 2006, DNA overwinds when stretched, Nature, 442, 836-839
8. Hedrih (Stevanović) K., 2006, Modes of the Homogeneous Chain Dynamics, Signal Processing, Elsevier, 86, 2678-2702, ISSN: 0165-1684, www.sciencedirect.com/science/journal/01651684
9. Hedrih (Stevanović) K., 2008a, Dynamics of coupled systems, Nonlinear Analysis: Hybrid Systems, 2, 2, 310-334
10. Hedrih (Stevanović) K., 2008b, Dynamics of multipendulum systems with fractional order creep elements, Journal of Theoretical and Applied Mechanics, 46, 3, 483-509
11. Kovaleva N., Manevich L., 2005, Localized nonlinear oscillation of DNA molecule, 8th Conference on Dynamical Systems – Theory and Applications, Lodz, Poland, 103-110
12. Kovaleva N., Manevich L., Smirnov V., 2007, Analitical study of coarsegrained model of DNA, 9th Conference on Dynamical Systems – Theory and Applications, Lodz, Poland
13. Peck L.J., Wang J.C., 1981, Sequence dependence of the helical repeat of DNA in solution, Nature, 292, 375-378
14. Raˇsković D., 1965, Teorija oscilacija, Nauˇcna Knjiga, 503
15. Raˇsković D., 1985, Teorija elastiˇcnosti, Nauˇcna knjiga, 414
16. Tsai L., Luo L., 2000, A statistical mechanical model for predicting B-DNA curvature and flexibility, J. Theor. Biol., 207, 177-194
17. Tung C.-S., Harvey S.C., 1984, A moecular mechanical model to predict the heix twist angles of B-DNA, Nucleic Acids Research, 12, 7, 3343-3356
18. Westerhoff L.M., Merz K.M. Jr., 2006, Quantum mechanical description of the interactions between DNA and water, Journal of Molecular Graphics and Modelling, 24, 440-455
19. Volkenstein M.V., 1975, Biophysics, AIP, New York
20. Zhang P., Tobias I., Olson W.K., 1994, Computer simulation of proteininduced structural changes in closed circular DNA, J. Mol. Biol., 242, 271-290

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BWM7-0002-0012