从成对距离预测染色质三维结构系综的最大熵模型：在间期染色体与结构变异中的应用
软凝聚态物质
2023-03-22 v2 生物物理
生物大分子
定量方法
摘要
若要更深入理解真核细胞中染色体的包装与功能原理，需阐明基因组组织的规律，而这只有在已知三维（3D）结构时才有可能实现。近来，单细胞成像实验已测定了染色体中若干基因座的三维坐标。在此，我们引入一种基于最大熵原理的计算方法（距离矩阵到结构系综，DIMES），以基因座间实验成对距离为约束，生成独特的三维染色质结构系综。利用该结构系综，我们定量解释了成对距离分布、三体共定位及高阶相互作用。我们证明 DIMES 方法可同时应用于小尺度与染色体尺度成像数据，以量化不同长度尺度上形状的异质性与波动程度。我们发展了一种微扰方法，与 DIMES 结合使用以预测结构变异引起的三维结构变化。我们的方法还揭示了由 Hi-C 推断的三维结构与成像实验所测得结构之间的定量差异。最后，从 DIMES 提取的参数的物理解释为常染色质与异染色质结构域间相分离的起源提供了见解。
引用
@article{arxiv.2203.08238,
title = {A maximum-entropy model to predict 3D structural ensembles of chromatins from pairwise distances: Applications to Interphase Chromosomes and Structural Variants},
author = {Guang Shi and D. Thirumalai},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.08238},
year = {2023}
}