理解染色质折叠和酶竞争如何影响陡峭表观基因组

表观基因学在细胞分化和维持细胞身份方面发挥着关键作用，使细胞能够在不改变 DNA 序列的情况下调节其基因活性。表观基因调控发生在层次化折叠染色质的上下文中，但染色质结构与表观基因修饰动力学之间的相互作用仍不被充分理解。此外，仍不清楚驱动陡峭表观基因图案形成的机制，这些图案以交替的基因组区域富集激活性和抑制性标记。本研究聚焦于组蛋白 H3 尾的后翻译修饰，特别是 H3K27me3、H3K4me3 和 H3K27ac。我们引入了一个准微观随机模型，将染色质结构和组蛋白修饰酶的竞争纳入染色体上小基因区（由几个核小体组成）的表观基因修饰动力学中。我们的ethods 使我们能够研究表观基因图案如何在染色质组织的更大尺度上形成，如环和域。通过分岔分析和随机仿真，我们证明该模型能够再现均匀染色质状态（开放、封闭和中和状态），并生成此前未探索的陡峭轮廓。我们的结果表明，酶竞争和具有高频远距离基因区相互作用的染色质构型可以驱动陡峭表观基因图景的出现。此外，我们假设中和染色质可作为均匀图景和陡峭图景之间的中间状态，以促进其之间的转换。该工作为理解染色质结构与表观基因调控之间的动态相互作用提供了强大的数学框架，为理解复杂表观基因图案的形成提供了新见解。