转录沉默建模及其与三维基因组组织的耦合

基因表达的及时上调或下调对细胞分化和功能至关重要。虽然通过转录激活因子实现的基因上调已被广泛研究，但基因沉默仍缺乏充分研究，尤其是通过建模方法。本研究采用三维模拟研究染色质纤维的生物物理学，其中活性转录因子与阻遏蛋白竞争结合沿纤维的转录单元，并探讨了不同沉默机制如何影响三维染色质结构和转录。我们考察了三种基因沉默反馈机制：正反馈、负反馈和中性反馈。这些机制捕捉了生物系统中观察到或提出的不同沉默途径。我们的研究结果表明，尽管所有机制都会导致沉默转变，但该转变的特征取决于反馈的选择。后者控制着涌现的三维转录因子簇的形态、平均基因表达及其变异性（即基因噪声），以及相邻转录单元活性之间产生的相关性网络。这些结果为基因沉默的生物物理学以及转录调控与三维基因组组织之间的相互作用提供了见解。