类核聚集驱动复制中细菌染色体的阶梯式扩张与分离
生物物理
2026-04-02 v1 软凝聚态物质
摘要
细菌染色体复制在没有典型纺锤体装置的情况下进行，但仍能可靠地产生有序且分离的基因组。虽然被动和主动机制都已被研究，但DNA复制本身是一个非平衡过程，持续生成新的遗传物质并重组类核。在此，我们研究了由复制驱动的动态与核相关蛋白(NAP)相互作用共同塑造时空染色体组织的机制，使用了一个显式模拟DNA合成的三维高分子模型。结果表明，NAP介导的相互作用诱导DNA的动态聚集，产生类核中的密度涨落。当与复制耦合时，这些聚集经历应力积累与释放的循环，产生与实验观测一致的阶梯式扩张动态。染色体分离在该区域自然发生，但仅在有限的相互作用强度范围内：弱相互作用无法结构化类核，而强相互作用阻碍复制进程。在这一最佳平衡中，复制还促进了复制工厂的自发形成。我们的结果表明，细菌染色体组织可被视为一个非平衡系统，其中复制力与蛋白介导的相互作用之间的相互作用产生了类核力学、动态和分离。
引用
@article{arxiv.2603.29719,
title = {Nucleoid clustering drives stepwise expansion and segregation of replicating bacterial chromosomes},
author = {Giada Forte and Enzo Orlandini and Davide Marenduzzo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.29719},
year = {2026}
}