DNA是遗传物质的载体,是生物体中最重要的大分子之一。DNA骨架的磷酸基团带有很强的电负性,同时,分子内部通过互补配对形成的碱基对之间具有很强的π-π堆叠作用。这两种作用使DNA表现出很强的刚性[1]。通常,人们将DNA视为半刚性链,采用蠕虫链模型来描述DNA,其持久长度为50 nm,相当于150个碱基对(bp)的长度;对小于150 bp的DNA链段,则被视为刚性棒。但是,从生物功能的角度来看,短链尺度上DNA的结构和力学性质对DNA与蛋白质的相互作用,对其生理功能的完成具有十分重要的意义[2]。近年来,DNA在短链尺度上的结构和力学性质受到了人们的广泛关注。Wiggins[3]和Ha[4]等人的研究表明,DNA在小于100 bp的尺度上能够表现出很强的弯曲和形变,表明DNA在短链尺度上的表现偏离蠕虫链模型的假设。同时,对静电排斥作用和碱基对π-π堆叠作用,哪种效应对DNA的刚性贡献最大存在很大的争议[5-11]。为此,我们希望能够从DNA分子结构上去理解DNA在短链尺度上表现出来的柔顺性。基于对这个问题的思考,我们采用全原子分子动力学(atomic classical molecular dynamics,MD)模拟方法研究了DNA骨架电负性对DNA短链尺度刚性的影响。我们采用了Manning提出的"null isomer"模型[10],人为构建了一种DNA的异构体,从而将骨架电负性的贡献从DNA的总体刚性贡献中分离。通过比较正常和"中性化"DNA的性质,探讨DNA骨架电负性对短链尺度DNA结构和力学性质的影响。我们发现骨架静电排斥作用对DNA持久长度贡献符合manning的理论假设[10]。