SMC 凝聚蛋白集体动力学对细菌染色体的组织作用
生物物理
2018-10-11 v3 软凝聚态物质
统计力学
摘要
Hi-C 实验揭示了细菌染色体的一个显著组织特征，表明左右染色体臂之间存在异常高的接触。这些长程接触被归因于多种拟核相关蛋白，包括 ATP 酶 SMC 凝聚蛋白。尽管这些 ATP 酶的分子结构已被详细绘制，但它们通过何种物理机制集体产生长程染色体接触仍不清楚。在此，我们开发了一个计算模型，捕捉滑环（slip-link）分子尺度活动与大规模染色体组织之间的微妙相互作用。我们首先考虑这样一种情形：滑环的 ATP 酶活动调节其在复制起点附近的 DNA 招募，而滑环动力学被假定为扩散性的。我们发现此类扩散性滑环能将整个染色体集体组织成臂对齐的状态，但无法在生理约束内实现。然而，具有马达活性的滑环在所有长度尺度上组织整个染色体的效率要高得多。马达滑环在生理密度下的持续性能够产生大的嵌套环并将其驱入 DNA 内部。最后，我们带有马达滑环的模型能够定量解释体内观察到的染色体臂快速臂-臂对齐。
引用
@article{arxiv.1805.03983,
title = {Bacterial chromosome organization by collective dynamics of SMC condensins},
author = {Christiaan A. Miermans and Chase P. Broedersz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.03983},
year = {2018}
}