异质相互作用与聚合物熵决定染色质域的组织与动力学

染色质已知被组织成多种不同大小和压缩程度的域。虽然这些域常被想象为静态结构,但它们高度动态并表现出细胞间变异性。由于基因调控和DNA复制等过程在这些域的背景下发生,理解它们的组织、涨落和动力学十分重要。要模拟染色质域,需要了解染色质片段间的相互作用强度。在此,我们从实验已知的接触图推导出相互作用强度参数,并用其预测染色质的组织与动力学。以人类染色体上两个域为例,我们考虑流体动力学效应,研究其三维组织、尺寸/形状涨落以及域内不同片段的动力学。考虑不同细胞类型,我们量化了不同表观遗传状态下相互作用强度和染色质形状涨落的变化。通过系统性扰动相互作用强度,我们进一步研究类表观遗传变化如何改变域的时空性质。我们的结果表明,异质弱相互作用对决定域的组织至关重要。通过计算有效刚度和弛豫时间,我们研究相互作用的扰动如何影响染色质域的固样和液样性质。通过量化域内染色质片段的动力学,我们展示了聚合物熵与相互作用能之间的竞争如何影响环形成的时间尺度以及稳定环的维持。