分子力：用DNA分子DNA的令人惊奇的拉伸性能

与DNA分子的实验表明，其机械性能是从什么那些宏观物体的完全不同，这对生物学和医学重要的影响。在TU维也纳（维也纳）的科学家已经成功地从民用工程和物理相结合的想法详细解释这些属性。

在分子水平上的意外行为

乍一看，你可能认为DNA双螺旋结构的一个小小的春天，你可以简单的拉伸和压缩就像你一个普通的春天。但它不是那么简单：“如果你伸展一段DNA，你实际上希望匝数减少，但在某些情况下，事实正好相反：”当螺旋变得更长，它有时曲折甚至更多， “从材料力学和结构在TU维也纳学院土木工程师约翰Kalliauer说，”除此之外，DNA分子更加韧性比材料我们平时应对土木工程：他们可以拉应力作用下变成70％长“。

DNA的这些奇怪的机械性能的生物学和医学非常重视：“当遗传信息是从在活细胞DNA分子读取，几何的细节可以判断是否发生读取错误，在最坏的情况下，可以甚至导致癌症，”约翰内斯Kalliauer说。 “到现在为止，分子生物学不得不用实证的方法来满足，解释力和DNA的几何形状之间的关系。”

在他的论文，约翰内斯Kalliauer一到这个问题的底部，而他的科目相当不寻常的组合的形式，这样做：他的工作由土木工程师克里斯蒂安·埃迈克教授监督，一方面，和其他从理论物理研究所格哈德·卡尔教授的手。

“我们使用分子动力学方法以再现所述DNA分子在原子尺度上的计算机上，” Kalliauer解释。 “你确定DNA螺旋是如何压缩，拉伸或扭转，那么你计算产生的力和原子的最终位置。”这种计算是非常复杂的，只可能有大超级计算机的帮助下，约翰Kalliauer使用的维也纳科学集群（VSC）用于这一目的。

这样一来，奇怪的实验结果可以explaned，如违反直觉的结果是，在某些情况下，曲折DNA更加捉襟见肘时。 “很难想象，在一个大的规模，但在原子水平上这一切是有道理的，”约翰内斯Kalliauer说。

奇怪的中间世界

在理论物理学的原子模型，原子间力和距离才能确定。利用基于从土木工程原理团队开发一定的规则，相关的力需要量来描述DNA链作为一个整体，然后确定，类似于土木工程梁的静可以使用一些重要的描述方式横截面特性。

“我们正处在一个有趣的中间世界在这里工作，在微观和宏观之间，”约翰内斯Kalliauer说。 “这个研究项目的特别之处是，你真的需要两个角度，你必须把它们结合起来。”

显著不同大小规模的这种组合游戏在研究所的材料和结构一次又一次力学核心作用。毕竟，材料特性，我们每天都非常大规模总是由行为在微观层面决定。当前的工作，目前已被刊登在“中国力学和固体物理学”，旨在一方面是展示如何大，以科学准确的方式小，而在另一方面结合有助于更好地理解DNA，一直到遗传性疾病的解释的行为。

资源 Vienna University of Technology. "Molecular forces: The surprising stretching behavior of DNA." ScienceDaily. ScienceDaily, 5 August 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/08/200805102012.htm>.