Physical modeling of the spreading of epigenetic modifications through transient DNA looping
Physical modeling of the spreading of epigenetic modifications through transient DNA looping
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通过瞬时 DNA 环传播表观遗传修饰的物理模型
DOI：
10.1088/1751-8121/ab41d2
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Spakowitz, Andrew J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sandholtz, Sarah H;Beltran, Bruno G;Spakowitz, Andrew J
我们利用理论模型来探索物理机制，管理沿沿着染色体DNA的表观遗传修饰的传播。我们专注于一个特殊的修饰，组蛋白H3（H3K9）的赖氨酸9的甲基化，这是一个代表性的和关键的表观遗传标记，影响染色质结构和基因表达。我们的模型捕获染色体DNA中的瞬时环形成，使远端片段在空间上接近，并允许甲基转移酶在广泛的基因组距离上赋予甲基标记。使用我们的精确结果的统计行为的半柔性聚合物，我们发现的循环率的染色体片段的基础上的平均第一次通过时间过程的自由能景观。从这种治疗，循环动力学预测是在大的基因组距离甲基传播的限速过程，这解释了在这样的尺度上的甲基配置文件的相当大的变化。然后，我们开发了一个“相图”的甲基化扩散与甲基化率和浓度的HP1，我们确定为一个全球调节器的染色体DNA的状态。
We utilize theoretical modeling to explore the physical mechanisms that govern the spreading of epigenetic modifications along chromosomal DNA. We focus on a particular modification, methylation of lysine 9 of histone H3 (H3K9), which is a representative and critical epigenetic mark that affects chromatin structure and gene expression. Our model captures transient loop formation in chromosomal DNA that enables distal segments to be in close spatial proximity and permits methyltransferase to confer methyl marks over a broad range of genomic distances. Using our exact results for the statistical behavior of a semiflexible polymer, we find the looping rate for a chromosomal segment based on a mean first-passage time process on a free-energy landscape. From this treatment, looping kinetics are predicted to be the rate-limiting process for methyl spreading at large genomic distances, which explains the considerable variability in the methyl profile at such scales. We then develop a'phase diagram'for methylation spreading versus the methylation rate and the concentration of HP1, which we identify as a global regulator of the state of the chromosomal DNA.
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影响因子：
3.4
作者：
Weber, Stephanie C.;Thompson, Michael A.;Theriot, Julie A.
通讯作者：
Theriot, Julie A.
影响因子：
3.4
作者：
Lampo, Thomas J.;Kennard, Andrew S.;Spakowitz, Andrew J.
通讯作者：
Spakowitz, Andrew J.
由亚延伸单体组成的聚合物的延伸运动。
DOI：
10.1103/physreve.82.011913
发表时间：
2010-07
期刊：
Physical review. E, Statistical, nonlinear, and soft matter physics
影响因子：
--
作者：
Weber SC;Theriot JA;Spakowitz AJ
通讯作者：
Spakowitz AJ
影响因子：
3.4
作者：
de la Rosa, Mario A. Diaz;Koslover, Elena F.;Spakowitz, Andrew J.
通讯作者：
Spakowitz, Andrew J.
影响因子：
3.4
作者：
Koslover, Elena F.;Spakowitz, Andrew J.
通讯作者：
Spakowitz, Andrew J.