I ricercatori scoprono i meccanismi chiave nell’evoluzione della struttura dei cromosomi

I ricercatori della Rice University stanno facendo progressi significativi nella comprensione di come le strutture cromosomiche cambiano durante il ciclo di vita della cellula. Il loro studio affronta i processi cinetici che influenzano attivamente l’organizzazione dei cromosomi Sembra Nel Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze.

“Questa ricerca fornisce una comprensione più profonda di come i processi cinetici modellano le strutture cromosomiche e influenzano le funzioni cellulari”, ha affermato Peter Wollens, coautore dello studio e professore di scienze della Dr. Pollard Welsh Foundation. Wollens è anche professore di chimica, scienze biologiche, fisica e astronomia e condirettore del Center for Theoretical Biophysicals (CTBP).

La ricerca presenta due tipi di modelli di catena in movimento: motori flottanti e motori entangled. Questi motori svolgono ruoli distinti nella manipolazione della struttura cromosomica.

I motori del nuoto, simili alle RNA polimerasi, enzimi che trascrivono le sequenze di RNA in RNA, aiutano le fibre della cromatina ad espandersi e contrarsi mentre i geni vengono decodificati. I motori retrattili uniscono parti distanti delle fibre di cromatina, creando le connessioni a lungo raggio necessarie per mantenere il cromosoma libero da nodi.

Le proteine ​​motrici, che consumano energia chimica, svolgono un ruolo fondamentale nel modellare la struttura dei cromosomi. I ricercatori hanno esplorato il modo in cui queste proteine ​​influenzano le catene polimeriche ideali.

I ricercatori hanno scoperto che i motori del nuoto possono innescare la contrazione o l’espansione a seconda delle forze esercitate. Al contrario, i motori costrittivi producono effetti stabili a lungo termine, coerenti con i modelli osservati negli esperimenti Hi-C, che determinano le interazioni della cromatina nel nucleo cellulare durante l’interfase, una fase del ciclo cellulare in cui la cellula non si divide più e i cromosomi si smontano e si disassemblano. diffusa in tutto il Nucleo. I motori che fanno questo sono particolarmente deboli e possono facilmente bloccarsi quando formano dei loop, quindi i ricercatori hanno cercato un modo per accelerarli.

“Questo studio è degno di nota per l’uso della modellazione teorica della regolazione della catena cromosomica da parte delle proteine ​​motrici”, ha affermato Chi-Yu Cao, coautore dello studio e studente laureato del CTBP.

Utilizzando un approccio di meccanica statistica, i ricercatori hanno creato una descrizione autoconsistente che prevede la distribuzione spaziale delle probabilità di estrusione dell’anello. Questo modello ha risolto il modo in cui le risposte motorie superano le forze esercitate dalla caduta casuale del DNA in modo che possano continuare a effettuare l’impaccamento necessario per inserire la lunga serie di cromosomi nel nucleo della cellula microscopica.

L’organizzazione tridimensionale dei cromosomi influenza i processi biologici vitali come la replicazione del DNA e la differenziazione cellulare durante lo sviluppo embrionale.