The fractal globule as a model of chromatin architecture in the cell.
The fractal globule as a model of chromatin architecture in the cell.
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DOI：
10.1007/s10577-010-9177-0
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发表时间：
2011-01
影响因子：
2.6
通讯作者：
Mirny, Leonid A.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mirny, Leonid A.
分形球是一种致密的聚合物状态，在聚合物缩合过程中出现，这是由于拓扑约束阻止链的一个区域越过另一个区域。这种长期存在的中间状态是在1988年引入的(Grosberg等人)。直到最近才在实验或模拟中观察到(Lieberman-Aiden等人)。最近使用一种新的染色体构象捕获技术对人类染色质进行了表征，将分形球体作为高达10兆字节尺度的人类染色体的结构模型引入聚光灯下(Lieberman-Aiden等人)。在这里，我们提出了分形球的概念，将它与聚合物的其他状态进行了比较，并重点讨论了它与染色质生物物理相关的性质。然后，我们讨论了分形球的性质，使其成为细胞内染色质组织的一个有吸引力的模型。接下来，我们将分形球与最近的研究联系起来，这些研究强调拓扑约束是推动染色体区域形成的主要因素。我们讨论了如何从实验上检验基于分形球模型的理论预测。最后，我们讨论了分形球的结构是否与其他生物如酵母和细菌中的染色质堆积有关。
The fractal globule is a compact polymer state that emerges during polymer condensation as a result of topological constraints which prevent one region of the chain from passing across another one. This long-lived intermediate state was introduced in 1988 (Grosberg et al.) and has not been observed in experiments or simulations until recently (Lieberman-Aiden et al.). Recent characterization of human chromatin using a novel chromosome conformational capture technique brought the fractal globule into the spotlight as a structural model of human chromosome on the scale of up to 10 Mb (Lieberman-Aiden et al.). Here, we present the concept of the fractal globule, comparing it to other states of a polymer and focusing on its properties relevant for the biophysics of chromatin. We then discuss properties of the fractal globule that make it an attractive model for chromatin organization inside a cell. Next, we connect the fractal globule to recent studies that emphasize topological constraints as a primary factor driving formation of chromosomal territories. We discuss how theoretical predictions, made on the basis of the fractal globule model, can be tested experimentally. Finally, we discuss whether fractal globule architecture can be relevant for chromatin packing in other organisms such as yeast and bacteria.
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