约束与拥挤控制模型细菌染色体的形态与动力学

受近期探测生长细胞中细菌染色体形状、大小与动力学的实验启发，我们考虑一个由环形主链及附着其上的侧环构成、受限在圆柱形细胞内的聚合物模型。此类模型染色体自发采取螺旋形状，并进一步被分子拥挤物压缩以占据类似拟核的细胞亚体积。随着细胞长度增加，染色体的纵向尺寸以非线性方式增长并最终饱和，其形态逐渐展开同时显示出变化的螺旋圈数。对于较短的细胞，染色体伸展随细胞尺寸非单调变化，我们证明这与拥挤物从径向到纵向的空间重排序有关。约束与拥挤物限制了链动力学并导致反常扩散。虽然质心均方位移的标度指数随细胞长度增长并饱和，单个基因座的标度指数则呈现宽泛分布且带一个尖锐最大值。