细菌基因组上蛋白质-DNA 复合物组织的成环与聚集模型
生物物理
2018-04-18 v2 软凝聚态物质
亚细胞过程
摘要
细菌基因组通过多种相关蛋白质组织成称为拟核的结构。这些蛋白质可在 DNA 上形成复合物，在包括染色体分离在内的多种生物学过程中起核心作用。一个突出例子是大型 ParB-DNA 复合物，它构成许多细菌中分离机器的必需组分。ChIP-Seq 实验表明，ParB 蛋白质定位于 DNA 上类似着丝粒的 parS 位点（ParB 特异性结合于此），并由此沿染色体大片区域扩散。近期理论与实验研究提示，DNA 结合的 ParB 蛋白质可相互作以凝聚成 DNA 上连贯的 3D 复合物。然而，该蛋白质-DNA 复合物的结构组织仍不清楚，且缺乏描述 DNA 上 ParB 蛋白质分布的预测性定量理论。在此，我们提出成环与聚集（LC）模型，其采用统计物理方法来描述蛋白质-DNA 复合物。LC 模型考虑了从相互作用的 DNA 结合蛋白质聚集体中挤出 DNA 环。从概念上讲，蛋白质-DNA 复合物的结构由吸引性蛋白质相互作用与该蛋白质-DNA 簇的构型熵和环熵之间的竞争决定。事实上，我们表明蛋白质相互作用强度决定了环形蛋白质-DNA 复合物的“紧密程度”。利用此方法，我们考虑了此类蛋白质-DNA 簇围绕单个高亲和力结合位点的基因组组织。因此，我们的模型提供了一个理论框架，用于定量计算类 ParB 蛋白质在同源（parS）结合位点周围的结合分布。
引用
@article{arxiv.1707.01373,
title = {Looping and Clustering model for the organization of protein-DNA complexes on the bacterial genome},
author = {Jean-Charles Walter and Nils-Ole Walliser and Gabriel David and Jérôme Dorignac and Frédéric Geniet and John Palmeri and Andrea Parmeggiani and Ned S. Wingreen and Chase P. Broedersz},
journal= {arXiv preprint arXiv:1707.01373},
year = {2018}
}
备注
13 pages, 7 figures, SI, resubmitted