科学家展示了能源格局DNA的界面动力学算法细节

细胞的细胞核从来都不是静态的,即使在染色体似乎它们包含在休息的时候。理论家莱斯大学详细的力量的结合,推动他们不断地运动。

一个扩展的具有里程碑意义的能源格局模型蛋白质帮助水稻理论生物物理学中心的研究人员形成一个理论,结合基因组的结构和动态方面在间期,时间繁殖当核DNA进行活动,使细胞的交响乐嗡嗡作响。

科学家一直能够观察细胞经历从间期和有丝分裂周期,但它已经很难理解在每个阶段发生了什么。在新的研究中,水稻的研究人员决定,他们开发的能源格局模型分析的空间折叠染色体也可以占基因组动力学实验最近观察到在间期。

开放获取论文发表在《美国国家科学院学报》上的物理学家穆Onuchic和彼得Wolynes和博士后研究员米歇尔·迪Pierro和吊艇柱Potoyan利用实验室的长期经验建模蛋白质如何折叠。

这些模型依赖于粗粒度算法的一个子集chain-either氨基酸的蛋白质或dna是整个链。个人的内在能量酸确定链折叠,他们如何能够与其他珠子链。

在过去的四年里,研究人员改进他们的算法到最小的染色质模型,模拟了能源景观的DNA分裂,凝结成一个紧密的团在间期,然后花到熟悉的X和y形的有丝分裂染色体在准备。

模型表明,随机扩散由布朗运动驱动的和更直接的动作引发的分子马达帮助DNA蠕动在核领域不断地进行自我重组。

“在分子尺度,普通粒子热运动足以移动它们,把它们弄出来的堵塞,他们太强烈绑定到其他粒子,“Wolynes说。“通常情况下,他们去热力学最稳定的状态。对蛋白质折叠,这些热运动是最重要的,但是在宏观世界中,他们是完全不够的。

“问题在染色体是它的规模远小于宏观事物我们周围但比分子大得多。所以我们应该运用哪些规则?”

答案是两者兼而有之。

Wolynes指出,实验显示染色体内的运动情况下,还应证明ATP-driven分子马达直接帮助的事情。实验通过其他实验室,停止汽车也停止了一些染色体结构的改变。

“我们决定看看会发生什么,如果我们的模型假定动作相当于在平衡但被激起的汽车,或多或少做随机热运动,但更暴力,”他说。“这让我们非常同意实验。”

模拟两个染色体lymphoblastoid细胞之间的相互作用还显示10至20的存在动态关联的域(爸爸),斑点的区分chromatin-segments DNA及其相关的表观遗传标记和其他蛋白质,倾向于在一个连贯的方式。研究人员认为,父亲来自微尺度相分离像油和水一样,有不同的生化性质的染色质片段。

“这些爸爸的结果之间的竞争倾向于乳剂和来自染色质的聚合物性质的约束,“Onuchic说。不像油和水,完全独立,染色质创建多个域隔离的类型,他说。

“我们发现的染色体位置偏离扩散法,其中一些扩散速度比其他人,“Wolynes说。“这些果冻滴都是不同的大小。一些分散的很长一段时间,一些较短的时间内,有一个阈值定义了这些模式的运动。”

他比他们蛋黄酱,蛋白蛋黄滴油和水结合的形式。”相分离在染色质的染色体为一种沙拉酱滴用不同的表观遗传标记连贯地移动,“Wolynes说。

Di Pierro说这项工作既能吸引生物学家研究DNA的结构和生物物理学家研究它的运动。“我们希望我们的理论桥梁动力学和结构之间的差异,”他说。”的物理和工程,我们可以表明,看上去诡异的从一个角度或其他都符合相同的照片。”