如何走向統(tǒng)一的 DNA 折疊理論

超過 2 米長的人類 DNA 分子使用復(fù)雜的折疊模式適應(yīng)細(xì)胞，同時(shí)局部展開以表達(dá)基因。然而，這些現(xiàn)象在實(shí)驗(yàn)中很難測量，解釋它們的理論框架仍然相互矛盾。

、和波蘭的研究人員試圖為 DNA 在表達(dá)基因時(shí)如何改變形狀提供統(tǒng)一理論?？茖W(xué)家們在 AIP Publishing 出版的 Biophysics Reviews 上展示了他們的工作，他們使用一種稱為統(tǒng)計(jì)力學(xué)的方法來探索所謂的基因調(diào)控表達(dá)波現(xiàn)象。

該小組希望調(diào)和與該主題最相關(guān)的兩個(gè)科學(xué)領(lǐng)域之間長期存在的鴻溝。

共同作者亞歷山德羅·朱利安尼 (Alessandro Giuliani) 說：“許多處于物理學(xué)和生物學(xué)交叉路口的學(xué)者現(xiàn)在正在研究可能是生物學(xué)中最關(guān)鍵的難題。” “從受精卵的相同遺傳背景開始，怎么可能出現(xiàn)大約 400 種高度分化的細(xì)胞類型，每種類型都具有特定的生理作用?”

基于生物學(xué)的理論通常以稱為轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)節(jié)蛋白為中心，這些蛋白通過生化方式指揮要一起表達(dá)的基因交響曲。相比之下，許多物理學(xué)家專注于表達(dá)波，即由 DNA 分子本身的松弛和凝聚驅(qū)動(dòng)的基因組表達(dá)水平的有節(jié)奏變化。

朱利安尼說：“這有點(diǎn)像足球和其他體育賽事中常見的所謂的hola，觀眾同時(shí)站起來，在整個(gè)體育場內(nèi)產(chǎn)生‘波浪’。”

為了解決這個(gè)問題的核心，該小組專注于在乳腺癌中發(fā)現(xiàn)的一種特定類型的細(xì)胞，該細(xì)胞具有持續(xù)以相同方式刺激的記錄。

他們使用統(tǒng)計(jì)力學(xué)通過評估大量微觀參與者在整體屬性方面的集體行為來理解 DNA 分子如何折疊，這與經(jīng)典的自上而下的觀點(diǎn)不同，如牛頓定律。

最終，研究人員支持表達(dá)波，承認(rèn)雖然轉(zhuǎn)錄因子起著至關(guān)重要的作用，

為了統(tǒng)一這兩種觀點(diǎn)，作者使用生物學(xué)和物理學(xué)共有的概念提出了他們的結(jié)論，將數(shù)學(xué)的使用限制為直觀的方法，例如遞歸量化分析和主成分分析的經(jīng)典統(tǒng)計(jì)方法。

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