Fysikere bruger matematiske algoritmer til at undersøge eksperimentelle 3D-strukturer af kromosomer

Alle kender de lange garnstykker, eller ladekabler og lignende, har en tendens til hurtigt at blive sammenfiltret og danne grimme knuder. Lidt er kendt om strukturerne i vores arvemateriale, kromosomer, som også består af lange strenge, der - ifølge vores erfaring - sandsynligvis skulle blive knyttede. Imidlertid, hidtil har det ikke været muligt at studere dette eksperimentelt.

Forskere ved Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) i Tyskland har nu fundet ud af, at kromosomer faktisk kan knyttes. "Vi brugte matematiske algoritmer til at undersøge 3D -polymermodeller af kromosomer, som kolleger fra Cambridge University havde genereret ud fra eksperimentelle data, "rapporterede Dr. Peter Virnau fra JGU's Institute of Physics." Det har ikke tidligere været muligt at afgøre, om kromosomer faktisk er knyttede, fordi der ikke er tilstrækkelig viden om deres nøjagtige tredimensionelle struktur. Men ved hjælp af kromosommodellerne udgivet af specialisterne i Cambridge, vi fandt ud af, at de var sammenfiltrede. "

Til deres beregninger, fysikerne i Mainz udnyttede de 3D -kromosommodeller, der blev offentliggjort i foråret 2017. Mainz -teamet udvidede disse modeller i begge ender og koblede dem derefter sammen, da det kun er muligt at udsætte lukkede ringe for matematisk analyse for at se, om de indeholder knob . "Forestil dig bare at få fat i begge ender af kromosomet og trække dem sammen, "forklarede Virnau. Forskerne brugte derefter specielle matematiske algoritmer til at undersøge den udvidede model.

Forskergruppen ved Mainz University spekulerer i, at selvom forviklinger mellem kromosomer skal fjernes for cellecyklusprogression, kan de i et kromosom muligvis ikke påvirke funktion og transmission af genetisk information. Der er også visse proteinstrenge, der har komplicerede knuder, noget, som eksperter tidligere ville have fundet overraskende. Og selv DNA'et i vira, der angriber bakterier, såkaldte bakteriofager, er knyttet. Mens knuderne i disse specielle proteiner tilsyneladende altid dannes i samme position, de ser ud til at forekomme tilfældigt i tilfælde af vira. Dr. Peter Virnau spekulerer i, at det samme også kan være tilfældet i kromosomer.

Teamet i Mainz kan endnu ikke sige, om deres resultater er en artefakt af enkelheden i polymermodellerne, der bruges til at repræsentere kromosomstrukturer, eller om de virkelig angiver den reelle form for kromosomer. Alligevel, beregningerne foretaget i Cambridge og Mainz tyder på, at kromosomer kan knyttes.