染色体凝聚过程中染色质纤维环化动力学的评估

由 DNA 和蛋白质组成的染色质纤维在有丝分裂中折叠成连续的环以形成棒状染色体。尽管已有若干研究探讨了环生长动力学，但其详细过程仍不清楚。在此，我们通过计算过程中涉及的物理量，将热驱动环生长过程的环长度随时间演化描述为迭代映射。我们利用结合弯曲弹性的晶格聚合物链 Domb-Joyce 模型，计算未成环和已成环染色质的自由能，从而量化染色质环形成过程中的能量。采用平均场理论对环间的排除体积相互作用进行积分。我们将环形成能量与热能进行比较，并通过热涨落评估环长度的增长。通过假设排除体积参数对环长度的依赖关系，我们构建了环生长动力学的迭代映射。该映射表明，单个反应周期内环的生长长度随时间减小，直至达到凝缩蛋白尺寸，此时环生长动力学随机性降低，可视为凝缩蛋白作为一种马达蛋白的直接动力冲程。