染色体は、生物の遺伝的情報を運ぶ長くて薄いDNAの鎖です。細胞の核内に収まるには、染色体をコンパクトな構造に折りたたむ必要があります。染色体の折り畳み方法は、遺伝子発現や他の細胞プロセスを調節するために重要です。
以前の研究では、染色体が一連のループに組織されていることが示されており、これはコヒーシンと呼ばれるタンパク質によって一緒に保持されています。物理学者によって開発された新しいモデルは、これらのループがどのように形成され、相互作用するかについての詳細な理解を提供します。
このモデルは、ループの形成がDNAの熱力学的特性によって駆動されることを示しています。 DNAは、さまざまなコンフォメーションを採用できる柔軟なポリマーです。最も安定した立体構造は、システムの自由エネルギーを最小限に抑えるものです。
DNAの場合、最も低いエネルギーの立体構造はループです。これは、ループの形成により、DNAがそれ自体と相互作用し、構造を安定させる水素結合を形成できるためです。
モデルはまた、ループ間の相互作用がゲノムの全体的な組織を決定するために重要であることを示しています。ループは、ブリッジを形成したり、互いに積み上げたりするなど、さまざまな方法で相互作用することができます。これらの相互作用は、ゲノムの3次元構造を決定する接点の複雑なネットワークを作成します。
この新しいモデルは、染色体がどのように折りたたまれているか、そしてこの折りたたみが遺伝子発現にどのように影響するかを理解するための貴重なツールを提供します。この情報は、ゲノムの組織化の混乱によって引き起こされるがんなどのさまざまな疾患に対する新しい洞察につながる可能性があります。
この研究は、Nature Physics誌に掲載されました。
