自20世纪中期Warson和Crick 提出了DNA分子的双螺旋三维结构以来，关于DNA的基础理论研究不断取得突破^[1]。但这些研究绝大部分集中在以基因工程为代表的生物化学技术，而对DNA分子的力学性质的探索有些忽视。

了解DNA的柔性性质是理解细胞复制和转录等过程所必需的^[2]。蛋白质-DNA相互作用对生命至关重要，并控制着基本的基因组过程，如复制、转录、翻译、剪接和DNA修复。早期的单分子实验对单个DNA分子的力学行为有了新的认识.。有实验结果表明，DNA的动力学特征影响和约束DNA与DNA内切酶的作用^[3]。因此，研究拉伸DNA分子在的结构变化将有助于理解蛋白质识别DNA和蛋白质与DNA之间相互作用的机理^[4]。

虽然分子内部的结构属于量子力学的范畴，但其几何运动和宏观研究可借助以经典力学为基础的分子动力学方法。自Hagerman(1988)^[5]、Smith(1992)^[6]等人测出DNA的杨氏模量、泊松比等物理常数后，许多DNA模型被提出。国外最早的模型是描述高分子弹性的高斯链模型，当不考虑单体的内部结构时，该模型可以较好的描述柔性聚合物的弱延伸弹性^[7]，进一步发展的是自由连接链模型、蠕虫链模型、珠簧链模型、弹性杆模型等。

随着计算机硬件的成本降低，而功能越来越强大，分子模拟算法和软件变得更加复杂，越来越宏大的项目变得切实可行^[8]。最近，利用分子动力学技术在原子水平上获得动态信息以解释蛋白质DNA相互作用领域的实验结果中被证明非常成功^[9]。

综上所述，对DNA的柔性研究具有非常深远意义。本课题的目的即是要针对DNA有限元仿真并根据有限元仿真的结果与分子动力学分析的结果进行比较分析。

[1] 刘延柱. 弹性细杆的非线性力学[M]. 清华大学出版社, 2006.

[2] SeolY, Li J, Nelson P C, et al. Elasticity of short DNA molecules: theory andexperiment for contour lengths of 0.6-7 microm[J]. Biophysical Journal, 2007,93(12):4360-73.

[3] 亓文鹏. DNA复合及拉伸过程的分子动力学研究[D]. 山东大学, 2010.

[4] MiroshnikovaY A, Nava M M, Wickstrouml;m S A. Emerging roles of mechanical forces in chromatinregulation[J]. Journal of Cell Science, 2017, 130(14):jcs.202192.

[5] HagermanP J. Flexibility of DNA.[J]. Annual Review of Biophysics amp; BiophysicalChemistry, 1988, 17(17):265.