细菌DNA超螺旋：基于物理建模的现状与挑战
生物大分子
2023-10-09 v4 生物物理
定量方法
摘要
DNA超螺旋是生物体许多基本过程的核心。其沿染色体和随时间的平均水平反映了拓扑异构酶相反活动的动态平衡，这些酶是松弛DNA复制和基因转录过程中不可避免产生的机械应力所必需的。超螺旋影响细菌DNA时空组织的所有尺度，从碱基对到大规模染色体构象。分别在1960年代和1970年代被体外和体内突显后，为了预测双螺旋的形变特性，同期提出了首批物理模型。大约十五年后，聚合物物理模型在更大尺度上证明了超螺旋DNA的缠绕性质和树状组织。此后，许多工作试图在热力学平衡和非平衡状态下更好地理解细菌DNA的多重结构化和生理特性。本文旨在透过深入探究当前物理模型的相关性、预测能力和局限性，特别关注双螺旋尺度之外的结构特性，来应对即将到来的挑战。我们尤其讨论了DNA构象问题、DNA超螺旋与基因转录和DNA复制的相互作用、其在类核形成中的作用，最后是模型尺度放大的问题。我们的首要目标是促进物理学家与生物学家之间更多的合作。为此，我们尽可能减少了各自的行话，并为两个群体提供了一些解释性背景材料。
引用
@article{arxiv.2303.10819,
title = {DNA supercoiling in bacteria: state of play and challenges from a viewpoint of physics based modeling},
author = {Ivan Junier and Elham Ghobadpour and Olivier Espeli and Ralf Everaers},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.10819},
year = {2023}
}
备注
11 figures