Кинк–антикинк взаимодействие в репликации ДНК

Многовинтовая молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) есть линейный вытянутый эластичный полимер, составленный из поворачивающихся нуклеотидов. Исходим из двухцепочечной взаимно закрученной модели ДНК. Силы взаимодействия контакта атомов в многовинтовой молекуле с учетом квантовомеханического эффекта полностью не определены. Поэтому частично механические методы неспособны дать точный расчет взаимодействия раскручивающего растворителя. Когда ферменты в процессе репликации раскручивают двойную спираль ДНК, они создают принудительное вращение вокруг касательных к винтовой линии. Отсюда делаем вывод: двойная спираль моделируется двумя линейными цепочками маятников (азотистые основания), связанных пружинными подвесками (сахарно-фосфорный скелет). Такая двойная маятниковая система является примером модели син-Гордона (сГ). Поэтому задача угловой подвижности азотистых оснований сводится к солитонному решению сГ-уравнения. Ранее было дано прямое аналитическое построение односолитонного (р-кинк) и осциллирующего бисолитонного (бион) решений СГ-уравнений. Также обсуждалась применимость солитонных решений cГ-уравнения в процессах репликации и транскрипции. На основе cГ-модели рассматриваются плотность вероятности возбуждения и коэффициенты кинетического уравнения. Выполняется сравнение уровней энергии для различных состояний ДНК. Дается прямое общее аналитическое построение односолитонного решения сГ-уравнения в виде $p$-солитонов и $n$-солитонов. Одним из свойств солитонов является локализация в пределах одного региона. Для односолитонного решения в качестве соответствующего региона принят каждый полушаг спирали ДНК. В целях исследования солитон–антисолитон в репликации ДНК мы непосредственно конструируем точное общее аналитическое двухсолитонное решение сГ-уравнения с помощью метода Хироты. Описываются частные случаи двухсолитонного решения сГ-уравнения. Для двухсолитонного решения соответствующим регионом считаем несовпадающие полушаги спирали ДНК. Двухсолитонные решения сГ-уравнения позволяют определить двустороннюю репликацию ДНК. Действие цепей ДНК направленное, а цепи двойной спирали антипараллельны. При солитонном ударе сначала могут встретиться «лидирующие» ветви, затем «запаздывающие». К «лидирующей» относится та спираль, которая движется прямо как процесс репликации. «Запаздывающая» имеет обратное направление роста. В настоящей статье двусторонняя репликация рассматривается с помощью взаимодействия «кинк–антикинк». Библиогр. 13 назв.