[发明专利]一种特殊分支数的DNA多面体的模拟分析方法

权利要求书

1.一种特殊分支数的DNA多面体的模拟分析方法，其特征在于，所述模拟分析方法包括以下步骤：将能量最小化的DNA多面体模型进行加热，对加热后DNA多面体模型进行分子动力学模拟并记录轨迹，基于所述轨迹评价DNA多面体稳定性以及合成难度；

所述模拟分析方法步骤如下：

(1)根据DNA多面体的分支数、每条边的交叉数及顶点linker的长度设计DNA多面体结构的链环图；设计DNA多面体的序列，构建DNA多面体的全原子模型；

(2)对所述DNA多面体的全原子模型进行溶剂化处理，获得电中性的立方水体模型；

(3)针对该溶剂化的DNA多面体模型进行能量最小化，再对所述能量最小化之后的DNA多面体模型进行加热；

(4)对加热后的DNA多面体模型进行分子动力学模拟获得MD轨迹，分析所述MD轨迹的均方根偏差、均方根波动、回旋半径及团簇的数据确定所述DNA多面体模型的稳定性及合成难度。

2.如权利要求1所述特殊分支数的DNA多面体的模拟分析方法，其特征在于，所述步骤(1)中，通过软件uniquimer3D，设计DNA多面体的序列。

3.如权利要求2所述特殊分支数的DNA多面体的模拟分析方法，其特征在于，利用软件NanoEngineer-1构建DNA多面体的全原子模型；基于该软件，同时获得核酸中所有原子的坐标和核酸的结构信息。

4.如权利要求1所述特殊分支数的DNA多面体的模拟分析方法，其特征在于，所述步骤(2)中，对所述DNA多面体的全原子模型进行溶剂化处理，使用TIP3P水分子模型，生成立方水体。

5.如权利要求4所述特殊分支数的DNA多面体的模拟分析方法，其特征在于，向立方水体中加入Mg²⁺离子中和电荷，使立方水体保持电中性从而获得电中性的立方水体模型。

6.如权利要求1所述特殊分支数的DNA多面体的模拟分析方法，其特征在于，所述步骤(2)中，通过软件VMD对DNA多面体的全原子模型进行溶剂化处理，使用TIP3P水分子模型，生成立方水体，设置核酸结构与立方体水盒子的盒壁距离为2～3纳米，并获得相应的pdb文件和psf文件。

7.如权利要求1所述特殊分支数的DNA多面体的模拟分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述能量最小化通过共轭梯度法实现。

8.如权利要求7所述特殊分支数的DNA多面体的模拟分析方法，其特征在于，利用软件NAMD对DNA多面体模型进行两个100ps的能量最小化过程：第一步对DNA四面体结构施加的谐波限制，放松体系中的水和离子；第二步不施加任何限制，放松整个体系。

9.如权利要求1所述特殊分支数的DNA多面体的模拟分析方法，其特征在于，所述步骤(3)中，对所述能量最小化之后的DNA模型进行加热，具体步骤如下：利用软件NAMD对能量最小化之后的DNA多面体模型进行一个1500ps的加热过程。

10.如权利要求9所述特殊分支数的DNA多面体的模拟分析方法，其特征在于，所述加热方式如下：将系统从0K逐渐加热到300K，每500ps增加100K的温度；进一步优选的，所述加热过程为进行了三个500ps的加热过程，第一个500ps的加热过程从0K到100K，第二个500ps的加热过程从100K到200K，第二个500ps的加热过程从200K到300K。

11.如权利要求10所述特殊分支数的DNA多面体的模拟分析方法，其特征在于，所述加热过程采用软件NAMD的NVT系综模式。

12.如权利要求1所述特殊分支数的DNA多面体的模拟分析方法，其特征在于，所述步骤(4)中，通过软件NAMD对加热之后的DNA多面体模型进行一个50ns的分子动力学模拟过程，并获得相应的MD轨迹。