Nonlinear Physics of DNA

Nichtlineare Effekte sind für das Verhalten von DNA-Molekülen von entscheidender Bedeutung und erst ihre Berücksichtigung ermöglicht eine sinnvolle Auswertung von experimentellen Daten.

Das dynamische Verhalten von DNA-Molekülen wirklich zu verstehen, gehört heute zu den großen Herausforderungen der Grundlagenforschung in der Biochemie und Molekularbiologie. Früher und oft auch noch heute wurden dabei lineare mathematische Modelle verwendet; dabei hat sich in den letzten Jahren immer deutlicher gezeigt, dass erst eine Berücksichtigung nichtlinearer Effekte eine wirklichkeitsgetreue Beschreibung ermöglicht. Diese Modelle werden hier erstmals umfassend und detailliert beschrieben. Die vorliegende zweite Auflage wurde dabei völlig überarbeitet und deutlich erweitert, um den aktuellsten Resultaten Rechnung zu tragen. Nach einführenden Kapiteln zu Struktur und Dynamik der DNA vergleicht die Autorin lineare und nichtlineare mathematische Modelle und beschreibt die nichtlineare Dynamik der DNA. Anschließend zeigt sie an praktischen Beispielen, welchen Effekt die Verwendung nichtlinearer Modelle auf die Auswertung experimenteller Daten hat. Diese zweite Auflage ist ein essentielles Werkzeug für alle, die sich mit Struktur und Dynamik von DNA oder anderen großen Biomolekülen befassen.

CHAPTER 1 DNA STRUCTURE
1.1 Chemical composition and primary structure
1.2 Spatial geometry and secondary structure
1.3 Forces stabilizing secondary structure
1.4 Polymorphism
1.5 Tertiary structure
1.6 Approximate models of DNA structure
1.7 Experimental methods of studying DNA structure
CHAPTER 2 DNA DYNAMICS
2.1 General picture of the internal mobility
2.2 Twisting and bending motions
2.3 Dynamics of bases
2.4 Dynamics of sugar-phosphate backbone
2.5 Conformational transitions
2.6 Motions associated with local strand separation
2.7 Approximate models of DNA dynamics
2.8 Experimental methods of studying DNA dynamics
CHAPTER 3 DNA FUNCTIONING
3.1 Physical aspects of DNA functioning
3.2 Intercalation
3.3 DNA-protein recognition
3.4 Gene expression
3.5 Regulation of gene expression
3.6 Replication
CHAPTER 4 LINEAR THEORY OF DNA
4.1 The main mathematical models
4.2 Statistics of linear excitations
4.3 Scattering problem
4.4 Linear theory and experiment
CHAPTER 5 NONLINEAR THEORY OF DNA: IDEAL DYNAMICAL MODELS
5.1 Nonlinear mathematical modeling: general principles and restrictions
5.2 Nonlinear rod-like models
5.3 Nonlinear double rod-like models
5.4 Nonlinear models of higher levels
CHAPTER 6 NONLINEAR THEORY OF DNA: NON-IDEAL MODELS
6.1 Effects of environment
6.2 Effects of inhomogeneity