Разнообразие топологий энергетического ландшафта кодирует полиморфизм хроматина

Семинар дискуссионной группы Центра Леннарда-Джонса, проводимый Ифан Чен из Кембриджского университета. Хроматин, состоящий из ДНК, обернутой вокруг гистоновых и негистоновых белков, демонстрирует динамическое и гетерогенное сворачивание, которое регулирует как экспрессию генов, так и ядерную архитектуру. Количественный анализ этих процессов часто затруднен из-за присущей им самоассоциации и взаимодействия многочисленных факторов in vivo. Для решения этой проблемы мы исследуем минимальное волокно, состоящее из массивов тетрануклеосом, чтобы определить термодинамику и кинетику сворачивания хроматина. Используя химически специфическую крупномасштабную модель, реализованную в OpenMM, в сочетании с адаптивной выборкой и марковскими моделями состояний (MSM), мы отображаем конформационные ансамбли и переходы между метастабильными состояниями, систематически изменяя длину и механику ДНК-линкера. Моделирование с помощью этой новой крупномасштабной модели, сопоставленное с экспериментальными измерениями и устоявшимися теоретическими моделями, выявляет ландшафты свободной энергии, которые сильно зависят от длины линкера. Методы MSM позволяют определять метастабильные состояния и выявлять кинетически и термодинамически выгодные пути, выделяя медленные коллективные режимы в межнуклеосомных перестройках. Мы также используем оптимизацию низкоразмерных координат реакции на основе глубокого обучения, что позволяет получить методы MSM с повышенной кинетической точностью. Эта интегрированная вычислительная структура обеспечивает систематическое, масштабно-ориентированное исследование механизмов сворачивания хроматина, которые остаются сложными для экспериментального изучения, и проясняет, как геометрия и механика ДНК модулируют самоассоциацию и энергетические барьеры на ранних стадиях организации хроматина. Семинар состоялся 18 мая 2026 года. 🖥️ Посетите наши сайты: https://linktr.ee/cumaterials