細(xì)胞的細(xì)胞核從來都不是靜態(tài)的,即使在染色體似乎它們包含在休息的時(shí)候。理論家萊斯大學(xué)詳細(xì)的力量的結(jié)合,推動(dòng)他們不斷地運(yùn)動(dòng)。

一個(gè)擴(kuò)展的具有里程碑意義的能源格局模型蛋白質(zhì)幫助水稻理論生物物理學(xué)中心的研究人員形成一個(gè)理論,結(jié)合基因組的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)方面在間期,時(shí)間繁殖當(dāng)核DNA進(jìn)行活動(dòng),使細(xì)胞的交響樂嗡嗡作響。

科學(xué)家一直能夠觀察細(xì)胞經(jīng)歷從間期和有絲分裂周期,但它已經(jīng)很難理解在每個(gè)階段發(fā)生了什么。在新的研究中,水稻的研究人員決定,他們開發(fā)的能源格局模型分析的空間折疊染色體也可以占基因組動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)最近觀察到在間期。

開放獲取論文發(fā)表在《美國國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》上的物理學(xué)家穆Onuchic和彼得Wolynes和博士后研究員米歇爾·迪Pierro和吊艇柱Potoyan利用實(shí)驗(yàn)室的長期經(jīng)驗(yàn)建模蛋白質(zhì)如何折疊。

這些模型依賴于粗粒度算法的一個(gè)子集chain-either氨基酸的蛋白質(zhì)或dna是整個(gè)鏈。個(gè)人的內(nèi)在能量酸確定鏈折疊,他們?nèi)绾文軌蚺c其他珠子鏈。

在過去的四年里,研究人員改進(jìn)他們的算法到最小的染色質(zhì)模型,模擬了能源景觀的DNA分裂,凝結(jié)成一個(gè)緊密的團(tuán)在間期,然后花到熟悉的X和y形的有絲分裂染色體在準(zhǔn)備。

模型表明,隨機(jī)擴(kuò)散由布朗運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的和更直接的動(dòng)作引發(fā)的分子馬達(dá)幫助DNA蠕動(dòng)在核領(lǐng)域不斷地進(jìn)行自我重組。

“在分子尺度,普通粒子熱運(yùn)動(dòng)足以移動(dòng)它們,把它們弄出來的堵塞,他們太強(qiáng)烈綁定到其他粒子,“Wolynes說。“通常情況下,他們?nèi)崃W(xué)最穩(wěn)定的狀態(tài)。對蛋白質(zhì)折疊,這些熱運(yùn)動(dòng)是最重要的,但是在宏觀世界中,他們是完全不夠的。

“問題在染色體是它的規(guī)模遠(yuǎn)小于宏觀事物我們周圍但比分子大得多。所以我們應(yīng)該運(yùn)用哪些規(guī)則?”

答案是兩者兼而有之。

Wolynes指出,實(shí)驗(yàn)顯示染色體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)情況下,還應(yīng)證明ATP-driven分子馬達(dá)直接幫助的事情。實(shí)驗(yàn)通過其他實(shí)驗(yàn)室,停止汽車也停止了一些染色體結(jié)構(gòu)的改變。

“我們決定看看會(huì)發(fā)生什么,如果我們的模型假定動(dòng)作相當(dāng)于在平衡但被激起的汽車,或多或少做隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng),但更暴力,”他說。“這讓我們非常同意實(shí)驗(yàn)。”

模擬兩個(gè)染色體lymphoblastoid細(xì)胞之間的相互作用還顯示10至20的存在動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的域(爸爸),斑點(diǎn)的區(qū)分chromatin-segments DNA及其相關(guān)的表觀遺傳標(biāo)記和其他蛋白質(zhì),傾向于在一個(gè)連貫的方式。研究人員認(rèn)為,父親來自微尺度相分離像油和水一樣,有不同的生化性質(zhì)的染色質(zhì)片段。

“這些爸爸的結(jié)果之間的競爭傾向于乳劑和來自染色質(zhì)的聚合物性質(zhì)的約束,“Onuchic說。不像油和水,完全獨(dú)立,染色質(zhì)創(chuàng)建多個(gè)域隔離的類型,他說。

“我們發(fā)現(xiàn)的染色體位置偏離擴(kuò)散法,其中一些擴(kuò)散速度比其他人,“Wolynes說。“這些果凍滴都是不同的大小。一些分散的很長一段時(shí)間,一些較短的時(shí)間內(nèi),有一個(gè)閾值定義了這些模式的運(yùn)動(dòng)。”

他比他們蛋黃醬,蛋白蛋黃滴油和水結(jié)合的形式。”相分離在染色質(zhì)的染色體為一種沙拉醬滴用不同的表觀遺傳標(biāo)記連貫地移動(dòng),“Wolynes說。

Di Pierro說這項(xiàng)工作既能吸引生物學(xué)家研究DNA的結(jié)構(gòu)和生物物理學(xué)家研究它的運(yùn)動(dòng)。“我們希望我們的理論橋梁動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)之間的差異,”他說。”的物理和工程,我們可以表明,看上去詭異的從一個(gè)角度或其他都符合相同的照片。”