Maximum pull out force on DNA hybrids

We discuss theoretically the force F between two colloidal particles, each of them carrying one single strand DNA. The two strands are complementary only on a finite sequence of (`) consecutive base pairs. We define an adjustment length κ−1 (a few base pairs): in the adjustment regions near both ends of the paired region, the tension is still mainly on one single strand. But in the central part (for ` > κ−1) the two backbones are equally loaded. This leads to a rupture force Fc increasing linearly with ` for `κ < 1, and saturating for `κ > 1. Abstract français Force maximum de tirage sur un ADN hybride Deux particules collöidales, chacune portant une châine greffée d’ADN, et les deux châines pouvant s’hybrider, peuvent se ponter. On discute théoriquement la résistance en tension de ce pontage, lorsque l’hybrydation porte sur une séquence de ` bases consécutives. Il apparâit une longueur d’ajustement κ−1 (de l’ordre de quelques paires de base). Dans une région d’ajustement (de taille κ −1) près de chaque extrémité, la structure est distordue. Par contre, dans la région centrale (pour κ` >> 1) les deux châines supportent des tensions égales, et la structure n’est pas perturbée. Ceci conduit à une force de rupture Fm qui augmente linéairement avec ` pour κ` < 1, et qui sature pour κ` > 1. Texte court en français Divers systèmes de reconnaissance des acides nucléiques sont fondés sur des châines à un brin, greffées sur une surface, et opposées à des châines partiellement complémentaires, greffées sur une autre surface -nanoparticule ou pointe d’un microscope de force [1], [2], [3]. Il existe une tension maximum Fc que peut supporter un pontage de ce genre. Dans la présente note, nous essayons de comprendre la forme de la relation Fc(`), et nous comparons les résultats à quelques données de la réf. [1]. Le modèle utilisé est un modèle ”d’échelle souple” décrit sur la figure 1. Bien entendu, il faut imaginer cette échelle comme torsadée pour engendrer unefrançais Force maximum de tirage sur un ADN hybride Deux particules collöidales, chacune portant une châine greffée d’ADN, et les deux châines pouvant s’hybrider, peuvent se ponter. On discute théoriquement la résistance en tension de ce pontage, lorsque l’hybrydation porte sur une séquence de ` bases consécutives. Il apparâit une longueur d’ajustement κ−1 (de l’ordre de quelques paires de base). Dans une région d’ajustement (de taille κ −1) près de chaque extrémité, la structure est distordue. Par contre, dans la région centrale (pour κ` >> 1) les deux châines supportent des tensions égales, et la structure n’est pas perturbée. Ceci conduit à une force de rupture Fm qui augmente linéairement avec ` pour κ` < 1, et qui sature pour κ` > 1. Texte court en français Divers systèmes de reconnaissance des acides nucléiques sont fondés sur des châines à un brin, greffées sur une surface, et opposées à des châines partiellement complémentaires, greffées sur une autre surface -nanoparticule ou pointe d’un microscope de force [1], [2], [3]. Il existe une tension maximum Fc que peut supporter un pontage de ce genre. Dans la présente note, nous essayons de comprendre la forme de la relation Fc(`), et nous comparons les résultats à quelques données de la réf. [1]. Le modèle utilisé est un modèle ”d’échelle souple” décrit sur la figure 1. Bien entendu, il faut imaginer cette échelle comme torsadée pour engendrer une