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统计建模为 DNA 折叠的统一理论指明了方向

导读 华盛顿,2021 年 9 月 21 日——人类 DNA 分子长度超过 2 米,使用复杂的折叠模式适应细胞,同时局部展开以表达基因。然而,这些

华盛顿,2021 年 9 月 21 日——人类 DNA 分子长度超过 2 米,使用复杂的折叠模式适应细胞,同时局部展开以表达基因。然而,这些现象在实验中很难测量,解释它们的理论框架仍然相互矛盾。

、和波兰的研究人员试图为 DNA 在表达基因时如何改变形状提供统一理论。科学家们在 AIP Publishing 出版的 Biophysics Reviews 上展示了他们的工作,他们使用一种称为统计力学的方法来探索所谓的基因调控表达波现象。

该小组希望调和与该主题最相关的两个科学领域之间长期存在的鸿沟。

共同作者亚历山德罗·朱利安尼 (Alessandro Giuliani) 说:“许多处于物理学和生物学交叉路口的学者现在正在研究可能是生物学中最关键的难题。”“从受精卵的相同遗传背景开始,怎么可能出现大约 400 种高度分化的细胞类型,每种类型都具有特定的生理作用?”

基于生物学的理论通常以称为转录因子的调节蛋白为中心,这些蛋白通过生化方式指挥要一起表达的基因交响曲。相比之下,许多物理学家专注于表达波,即由 DNA 分子本身的松弛和凝聚驱动的基因组表达水平的有节奏变化。

朱利安尼说:“这有点像足球和其他体育赛事中常见的所谓的hola,观众同时站起来,在整个体育场内产生‘波浪’。”

为了解决这个问题的核心,该小组专注于在乳腺癌中发现的一种特定类型的细胞,该细胞具有持续以相同方式刺激的记录。

他们使用统计力学通过评估大量微观参与者在整体属性方面的集体行为来理解 DNA 分子如何折叠,这与经典的自上而下的观点不同,如牛顿定律。

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