Nirmala指数桥接分子连接性与遗传稳定性：嘌呤与嘧啶的图论视角

《BioSystems》：Nirmala indices bridge molecular connectivity and genetic stability: A graph-theoretic lens on purines and pyrimidines

本文创新性地运用图论中的Nirmala指数（N(G)）及其逆变体（IN1(G)和IN2(G)），系统量化了嘌呤与嘧啶类核苷碱基的分子拓扑结构。研究通过建立极值度理论边界，揭示了嘌呤因双环结构呈现更高度异质性（IN1(G)趋近下界），而嘧啶单环结构则表现出显著度规律性（IN2(G)逼近上界）。该指数体系为连接分子拓扑（QSAR/QSPR）与遗传稳定性提供了新型数学桥梁，在化学信息学和核酸系统分析中具应用潜力。

　　

亮点

嘌呤与嘧啶的对比分析

嘌呤（腺嘌呤和鸟嘌呤）与嘧啶（胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿嘧啶）之间呈现出显著的结构差异。嘌呤因其融合双环拓扑展现出更大的度异质性，导致其逆Nirmala指数IN₁(G)值更接近理论下界；而嘧啶类则因单环结构呈现更高规律性，使得IN₂(G)值逼近理论上界。这种度敏感的量化有效捕捉了嘌呤与嘧啶框架的结构不对称性、键合规律性及内在稳定性。

结论

本研究通过Nirmala指数N(G)及其逆变体IN₁(G)、IN₂(G)，建立了分析五种经典核苷碱基分子图的严谨图论框架。通过以最小度δ(G)和最大度Δ(G)为参数的极值定理，我们构建了量化生物分子图结构规律性与异质性的分析基础。显式计算表明：嘌呤的度异质性使其N(G)值更大，而嘧啶的规律性使逆指数更接近理论上界。这些指数通过度分布有效映射了核苷碱基的结构特征，为化学信息学、定量构效关系（QSAR/QSPR）建模及核酸系统分析提供了新的描述符工具。