Οι φυσικοί μοντελοποιούν αναδίπλωση χρωμοσωμάτων, αποκαλύπτουν πώς οι βρόχοι επηρεάζουν τη χωρική οργάνωση του γονιδιώματος
Τα χρωμοσώματα είναι μακρά, λεπτή σκέλη DNA που φέρουν τις γενετικές πληροφορίες ενός οργανισμού. Προκειμένου να χωρέσει μέσα στον πυρήνα ενός κυττάρου, τα χρωμοσώματα πρέπει να διπλωθούν σε μια συμπαγή δομή. Ο τρόπος με τον οποίο τα χρωμοσώματα είναι διπλωμένα είναι σημαντικός για τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης και άλλων κυτταρικών διεργασιών.
Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι τα χρωμοσώματα οργανώνονται σε μια σειρά βρόχων, οι οποίοι συγκρατούνται από πρωτεΐνες που ονομάζονται συνεχιές. Το νέο μοντέλο που αναπτύχθηκε από τους φυσικούς παρέχει μια λεπτομερή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο σχηματίζονται αυτοί οι βρόχοι και αλληλεπιδρούν μεταξύ τους.
Το μοντέλο δείχνει ότι ο σχηματισμός βρόχων οδηγείται από τις θερμοδυναμικές ιδιότητες του DNA. Το DNA είναι ένα ευέλικτο πολυμερές που μπορεί να υιοθετήσει μια ποικιλία διαμορφώσεων. Η πιο σταθερή διαμόρφωση είναι αυτή που ελαχιστοποιεί την ελεύθερη ενέργεια του συστήματος.
Στην περίπτωση του DNA, η χαμηλότερη ενεργειακή διαμόρφωση είναι ένας βρόχος. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι ο σχηματισμός ενός βρόχου επιτρέπει στο DNA να αλληλεπιδρά με τον εαυτό του και να σχηματίζει δεσμούς υδρογόνου, οι οποίοι σταθεροποιούν τη δομή.
Το μοντέλο δείχνει επίσης ότι οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ των βρόχων είναι σημαντικές για τον προσδιορισμό της συνολικής οργάνωσης του γονιδιώματος. Οι βρόχοι μπορούν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με διάφορους τρόπους, όπως με τη διαμόρφωση γέφυρων ή με το στοίβαγμα το ένα πάνω στο άλλο. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις δημιουργούν ένα σύνθετο δίκτυο επαφών που καθορίζουν την τρισδιάστατη δομή του γονιδιώματος.
Το νέο μοντέλο παρέχει ένα πολύτιμο εργαλείο για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα χρωμοσώματα είναι διπλωμένα και πώς αυτή η αναδίπλωση επηρεάζει την γονιδιακή έκφραση. Αυτές οι πληροφορίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέες γνώσεις σε μια ποικιλία ασθενειών, όπως ο καρκίνος, που προκαλούνται από διαταραχές στην οργάνωση του γονιδιώματος.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Physics.
