瞬时交联动力学优化基因簇相互作用
摘要：通过长链聚合物物理学的视角，我们对染色体的结构组织和动力学相互作用的理解发生了革命性的改变。染色体结构和动力学的主要蛋白贡献者是凝缩蛋白和粘附蛋白，它们在链内和链间随机生成环，并夹持姐妹染色单体的相邻链条。在本文中，我们探讨了瞬态蛋白介导的基因-基因交联引发基因簇（即动态体系结构）的能力，在由发芽酵母构成的高度重复的核仁核糖体DNA中。我们采用了三种方法：活细胞显微镜观察；在发芽酵母中G1期对全基因组进行计算建模，探索核仁染色体XII上5k bp区域之间的瞬态交联在四个数量级时间尺度上的变化；以及，将自动化社区检测算法应用于完整范围的4D建模数据集的时间网络模型。数据分析工具可以检测和跟踪基因簇及其大小、数量、持续时间和可塑性。在生物学上具有重要意义的是，我们的分析揭示了一个促进基因对和簇内基因相互作用的最佳平均交联寿命，这通过"灵活"聚类来实现。在这种状态下，大的基因簇自组装，并频繁相互作用，通过基因在簇之间的交换，从而最大化核仁中的全局基因相互作用。这种状态处于两个极限情况之间，每个极限情况下全局基因相互作用较少：交联寿命较短时出现"刚性"聚类，聚类之间相互作用较少；交联寿命较长时，聚类溶解。这些观察结果与对正常酵母菌株和两种凝缩蛋白改型突变细胞株的成像实验进行比较，将相同的图像分析流程应用于实验和模拟的数据集。
作者：Benjamin Walker, Dane Taylor, Josh Lawrimore, Caitlin Hult, David Adalsteinsson, Kerry Bloom, M. Gregory Forest
论文ID：1809.06928
分类：Genomics
分类简称：q-bio.GN
提交时间：2020-07-01