DNA is an essential target for the treatment of various pathologies, especially cancer. Hence targeting DNA double helix for alteration of its function has been attempted by several ways. Drug-DNA intercalation, one such biophysical process, could not be studied extensively as this requires significant deformation of the receptor DNA. Here we report thorough theoretical investigation of intercalation process in daunomycin-DNA interaction, by performing molecular dynamics simulations of the drug-DNA complexes for various DNA sequences, followed by Free-energy analysis and density functional theory (DFT) based studies to understand the binding preference. The classical energy based analyses indicate that the drug prefers to bind to TC/GA sequence over others. The DFT based energies of supra-molecular complexes are always contaminated with basis set superposition error (BSSE), which can be corrected by counterpoise method. This method is quite effective for systems containing two molecular fragments but is not appropriate for studying interaction between two base pair fragments and the drug intercalated between them. We have adopted an extension of the counterpoise method for BSSE corrected interaction energy calculation. These interaction energies, along with the energy penalty due to un-stacking of the base pairs, also indicate TC/GA sequence is the most preferred sequence for binding.

中文翻译：

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DNA药物插入中的序列特异性：MD模拟和密度泛函理论方法。

DNA是治疗各种病理尤其是癌症的重要靶标。因此，已经尝试了几种方法来靶向DNA双螺旋以改变其功能。药物-DNA插入（一种这样的生物物理过程）无法得到广泛研究，因为这需要受体DNA的显着变形。在这里，我们通过对药物-DNA复合物进行各种DNA序列的分子动力学模拟，然后进行基于自由能分析和密度泛函理论（DFT）的研究来深入了解道陶霉素与DNA相互作用中的嵌入过程的理论研究偏爱。基于经典能量的分析表明，该药物比其他药物更倾向于与TC / GA序列结合。超分子复合物的基于DFT的能量总是受到基组叠加误差（BSSE）的污染，该误差可以通过平衡法进行校正。该方法对于包含两个分子片段的系统非常有效，但不适用于研究两个碱基对片段之间以及插入在它们之间的药物的相互作用。我们采用了平衡平衡方法的扩展，用于BSSE校正的相互作用能计算。这些相互作用能，以及由于碱基对解叠而造成的能量损失，也表明TC / GA序列是最优选的结合序列。该方法对于包含两个分子片段的系统非常有效，但不适用于研究两个碱基对片段之间以及插入在它们之间的药物的相互作用。我们采用了平衡平衡方法的扩展，用于BSSE校正的相互作用能计算。这些相互作用能，以及由于碱基对解叠而造成的能量损失，也表明TC / GA序列是最优选的结合序列。该方法对于包含两个分子片段的系统非常有效，但不适用于研究两个碱基对片段之间以及插入在它们之间的药物的相互作用。我们采用了平衡平衡方法的扩展，用于BSSE校正的相互作用能计算。这些相互作用能，以及由于碱基对解叠而造成的能量损失，也表明TC / GA序列是最优选的结合序列。