染色质环网络的拓扑谱与熵

哺乳动物基因的三维折叠可以通过聚合物模型进行研究，其中染色质纤维由半柔性聚合物表示，该聚合物与多价蛋白质相互作用，代表DNA结合转录因子和RNA聚合酶的复合物。该物理模型导致蛋白质及其结合位点的簇自然涌现，并伴随染色质折叠成一组拓扑结构，每种拓扑结构对应不同的环网络。在这里，我们结合数值计算和解析方法，首先对这些网络进行分类，然后当底层聚合物的性质与染色质相关时，确定它们的相对重要性或统计权重。与先前研究的聚合物网络不同，我们的染色质网络在连续结合位点之间具有有限的平均距离，这导致在具有相同边数和节点数但连线方式不同的拓扑结构权重之间产生巨大差异。这些权重强烈倾向于具有局部环云的玫瑰花结状结构，而非更复杂的非局域拓扑结构。我们的结果表明，基因将绝大多数折叠到所有可能的三维拓扑结构中的一小部分中，这可以通过我们在此提出的框架进行稳健表征。