论文部分内容阅读
本文利用纽结理论和缠绕模型来研究环状DNA分子在酶(如拓扑异构酶和重组酶)作用机制下的变化,揭示了其在酶促反应过程中如何断开原有结构并改变端点进行重组,从而改变其拓扑结构的.在整个DNA分子重组实验过程中,相当于进行了一次缠绕手术,用新的缠绕取代了被删除的缠绕,因此研究并分析在此过程中抽象出的缠绕模型显得十分重要.在酶作用过程中,有时会发生n次连续的特异性位点重组,因此我们用n+1个缠绕方程联立构成一个缠绕方程组系统:N(S)=K0(底物纽结或链环),N(S+iM)=Ki(1≤i≤n,i、n∈N*)(i次重组后的产物纽结或链环),其中M是有理缠绕,S为一个有理的缠绕或是两个有理缠绕的和,且它们都是未知的,iM代表i个M缠绕的和,N是指缠绕的分子构造(N-构造),相当于一个映射,而iK为已知的二桥结.本文通过有理缠绕与二桥结的联系,对含有四个方程的缠绕方程组N(S+iM)=Ki(i=0,1,2,3)进行了求解,利用Ki(i=0,1,2,3)的交叉点数和缠绕的连分式解出了未知缠绕S与M,并分析了该缠绕方程组有理解的情况.通过计算可知该缠绕方程组系统含有四个方程时,其求解结果为要么有唯一解要么无解,因此可得到缠绕方程组N(S+iM)=Ki(0≤i≤n,i、n∈N*)的一般性算法。N(S)=K0=b(13,3)=b(13,9)=<4,2,1>N(S+M)=K1=b(4,3)=b(4,3)=<1,2,1>N(S+M+M)=K2=b(5,2)=b(5,3)=<2,1,1>N(S+M+M+M)=K3=b(14,9)=b(14,11)=<1,1,1,3,1>最后本文利用得到的一般性算法,对下述缠绕方程组进行了修改:通过控制变量的方法,将某个Ki(i=0,1,2,3)的向量表示中的元素换成变量,研究变量在满足何条件时,该缠绕方程组系统有唯一解,从而找出其他Ki满足该缠绕方程组系统并使该缠绕方程组只有一个解。此时这个缠绕方程组系统得到了很好的应用,相当于通过对一个DNA分子在酶作用下拓扑结构改变的研究,得到了另外一个DNA分子或多个DNA分子在酶促反应下进行n次连续的特异性位点重组时拓扑结构的变化,这样可以避免逐个研究,大大减少了工作量。