科学家们展示了能量景观算法如何具体叙述DNA的间期动力学

网络整理 2019-04-10 15:00

科学家们展示了能量景观算法如何具体叙述DNA的间期动力学

类淋巴母细胞中两条染色体之间的模仿彼此浸染也展现了存在10到20个动态相关布局域(DAD),DNA的区室化染色质区段和它们相关的表观遗传标志和其他卵白质的黑点 - 这些卵白质倾向于连贯步伐。研究人员认为,DADs发源于具有差异生化特性的染色质片断的微观相疏散,如油和水。

功效证明两者都是。

Wolynes指出,尝试已经在染色体内显示出雷同扩散的举动,但也证明ATP驱动的分子马达有助于指导事物。其他尝试室遏制电机的尝试也阻止了染色体布局的一些变革。

该模子表白,由布朗举动驱动的随机扩散和由分子马达触发的更多定向举动都有助于DNA在其核球体内蠕动,因为它不绝地重组自身。

恒久以来,科学家们已经可以或许调查到细胞从间期到有丝破裂再到其周期,但很难领略每个阶段产生的环境。在这项新研究中,赖斯研究人员确定,他们开拓的用于阐明染色体空间折叠的能量景观模子也可以表明尝试者最近在间期调查到的基因组动态。

“我们抉择看看假如我们的模子假设举动与均衡时的举动沟通,但正在被电念头搅动,或多或少地做随机热举动所做的工作,但更剧烈,”他说。“这让我们获得了与尝试很是一致的对象。”

“在分子标准上,粒子的普通热举动足以使它们四处移动并将它们从它们与其他粒子过于强烈束缚的堵塞物中疏散出来,”Wolynes说。“凡是,它们会进入热力学最不变的状态。对付卵白质折叠,这些热举动是最重要的,但在宏观世界中,它们是完全不符合的。

本日在物理学家JoséOnuchic和Peter Wolynes以及博士后研究人员Michele Di Pierro和Davit Potoyan颁发的“美国国度科学院院刊”上颁发的开放获取论文警惕了尝试室在模仿卵白质折叠方面的恒久履历。

Di Pierro说,这项事情应该吸引研究DNA布局的生物学家和研究其举动的生物物理学家。“我们但愿我们的理论可以或许弥合动力学与布局之间的差距,”他说。“通过一些物理学和一些工程学,我们实际上可以证明从一个角度看起来很奇怪,可能另一个看起来都切合沟通的画面。”

这些模子依赖于粗粒度算法,个中链中的氨基酸子集 - 卵白质或DNA-代表整个链。单个酸的固有能量抉择了链的折叠方法以及它们与链上其他珠子团结的大概性。

他将它们与蛋黄酱举办了较量,个中蛋黄中的卵白质形成了团结油和水的液滴。“染色质中的相疏散使得染色体成为一种沙拉酱,个中具有差异表观遗传标志的液滴连贯地移动,”Wolynes说。

“这些DAD是相疏散趋势与染色质聚合物性质引起的约束之间竞争的功效,”Onuchic说。他说,与完全疏散的油和水差异,染色质会发生多个按范例疏散的布局域。

“染色体标准上的问题是它比我们周围看到的宏观物体小得多,但比分子大得多。那么我们应该回收哪种法则呢?”

在已往的四年中,研究人员将他们的算法改造为他们的最小染色质模子,该模子模仿DNA破裂时的能量景观,在间期凝结成细密的黑点,然后着花成熟悉的X和Y形染色体。有丝破裂的筹备。

细胞核永远不会是静止的,纵然它们所含的染色体好像处于静止状态。莱斯大学的理论家具体先容了驱动其不绝举动的气力组合。

“我们发明染色体中的位置偏离了扩散定律,因为它们中的一些扩散速度比其他扩散法快,”Wolynes说。“这些果冻液滴的巨细各不沟通。有些长时间弥散,有些弥漫的时间较短,并且有一个阈值可以界说这些举动模式。”

它们具有里程碑意义的卵白质能源景观模子的延伸,辅佐莱斯理论生物物理中心的研究人员形成了一种理论,在间期,生殖前的时间统一基因组的布局和动态方面,当核DNA传导保持勾当的交响乐时。细胞嗡嗡声。

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