固定严谨条件下用于DNA探针设计的拓扑感知热力学：保留的配对盒连接错配位置、最近邻稳定性与室温诊断特异性

DNA探针特异性通常通过错配数、熔解温度以及全双链最近邻自由能来筛选。这些标量指标虽属必要，但会掩盖配对的空间组织方式：一个脱靶序列可能保留一个较长的连续配对区块，也可能将相同数量的匹配分散为若干短片段。我们将“无拓扑热力学”定义为标量形式的全双链最近邻ΔG，而将“有拓扑热力学”定义为最近邻贡献在保留配对区块上的重新分配。该实用评分体系始于经边缘校正的有效互补岛，继而扩展到长度至少为k的连续区块数Nbox(L,k)，最终归结为按最近邻稳定性加权的保留区块配分函数Zbox,NN(k,T)。对已发表错配探针数据集的再分析表明了这一区分的重要性：在总体错配负担相当时，分散型或交错型错配比聚簇型错配具有更强的破坏作用；50-mer错配探针表现出依赖于错配分布和温度的残余信号；最长完全匹配长度可以解释60-mer错配信号比中相当大的一部分变异；而拉链模型/配分函数建模则解释了依赖于位置的错配判别现象。Affymetrix固定错配子集以及一个环境温度下的HPV探针面板提供了独立的对照和诊断背景。该框架为固定严谨条件下的探针设计提供了一条可审计的规则：保持目标保留连续性，打碎最强脱靶保留区块，然后在最终缓冲体系和读出条件下进行验证。

DNA探针特异性通常通过错配数、熔解温度以及全双链最近邻自由能来筛选。这些标量量值是必要的，但会掩盖配对的空间组织方式：一个脱靶序列可能保留一个较长的连续配对区块，也可能将相同的匹配拆分为若干短片段。我们将“无拓扑的热力学”定义为标量形式的全双链最近邻ΔG，而将“有拓扑的热力学”定义为最近邻贡献在保留配对区块上的再分配。该实用评分体系始于经边缘校正的有效互补岛，扩展到长度至少为k的连续区块计数Nbox(L,k)，并最终归结为Zbox,NN(k,T)——一个按最近邻稳定性加权的保留区块配分函数。

对已发表错配探针数据集的重新分析表明，这一区分为何重要：在总体负担相当的情况下，分散型或交错型错配比簇状错配具有更强的破坏性；50-mer错配探针表现出依赖于错配分布和温度的残余信号；最大完全匹配长度可以解释60-mer错配信号比中相当大的一部分变异；而拉链模型/配分函数建模则解释了依赖位置的错配判别。Affymetrix固定错配子集以及一个环境温度下的HPV探针面板为此提供了独立的对照和诊断背景。该框架为固定严谨度条件下的探针设计提供了一条可审计的规则：保持预期的保留连续性，打断最强脱靶保留区块，然后在最终缓冲液和读出条件下进行验证。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.10.731169v1?rss=1

🏷️ DNA探针设计 热力学建模 错配分布 最近邻稳定性 诊断特异性 杂交拓扑