Machine and deep learning methods for predicting 3D genome organization
Virginia Commonwealth University（弗吉尼亚联邦大学）
本综述针对3D基因组结构目录不完整、分辨率低的问题，梳理了预测EPIs、染色质相互作用、TAD边界三类3D相互作用的机器学习计算工具，分析其优劣并提出未来研究方向。
2024-03-04 cs.LG q-bio.GN
A chromatin structure based model accurately predicts DNA replication timing in human cells
后生动物的基因组复制在精确的细胞谱系特定的时间顺序。然而，控制这一精心策划的过程的机制知之甚少，因为没有分子机制已被确定，积极调节基因组复制的发射序列。在这里，我们开发了一个机制模型的基因组复制能够预测，准确性媲美实验重复，在人类中观察到的经验复制定时程序。在我们的模型中，复制启动在一个不协调的（时间随机）的方式在定义明确的网站。该模型包含，除了选择的基因组的地标，本地化启动，只有一个单一的可调参数的直接生物相关性：复制叉的数量。我们发现，DNase超敏感位点是DNA复制起始的最佳和独立的决定因素。我们证明，在人类细胞中的DNA复制定时程序是一个强大的紧急现象，就其本质而言，不需要一个调节机制来确定一个适当的复制起始发射序列。
2014-03-11 q-bio.GN q-bio.SC
Graph-based data integration predicts long-range regulatory interactions across the human genome
基因表达的转录调控是影响细胞从单组基因多样化的主要过程之一。调控蛋白通常与位于基因转录起始位点（TSS）远端的DNA区域相互作用。我们开发了一种计算方法，结合开放的染色质和基因表达信息的大量细胞类型，以确定这些远端调控元件。我们的方法为公开可用的DNase-seq和外显子阵列数据集与匹配样本构建相关图，并使用基于图的方法来过滤多个数据集支持的结果并去除间接相互作用。由此产生的一组相互作用进行了验证与轶事信息的已知的远程相互作用和无偏的实验数据推导出Hi-C和CAGE实验。我们的研究结果提供了一组新的高置信度的候选开放染色质区域参与基因调控，往往位于几个Mb远离其靶基因的TSS。
2014-04-29 q-bio.GN
Systematic clustering algorithm for chromatin accessibility data and its application to hematopoietic cells
提出一种基于汉明距离的全基因组开放染色质数据聚类算法，可定量评估造血细胞差异并分类细胞类型，有助于理解白血病发病机制。
2020-11-26 cond-mat.stat-mech physics.data-an q-bio.GN
gghic: A Versatile R Package for Exploring and Visualizing 3D Genome Organization
本文提出 R 包 gghic，基于 ggplot2 提供染色质相互作用三角形热图、TAD/基因/ChIP-seq 注释及染色体间数据可视化，并以 T-ALL 易位图验证其发表级绘图能力。
2024-12-04 q-bio.GN
The Chromatin Organization of an Eukaryotic Genome : Sequence Specific+ Statistical=Combinatorial (Extended Abstract)
真核生物基因组中的核小体组织对基因功能有着深刻的影响。虽然最近已经取得了进展，在确定各种并发因素影响核小体定位，它仍然不清楚是否核小体的位置是由序列决定或随机过程确定。很长一段时间以来，人们一直假设，在TSS附近，一个屏障决定了+1核小体的位置，然后几何约束改变了决定核小体定相的随机定位过程。当一个人离开障碍物时，这种模式逐渐消失，再次成为一个随机定位过程。虽然这个统计模型被广泛接受，但屏障的分子性质仍然是未知的。此外，我们还远远没有确定一套序列规则，这些规则能够：解释全基因组核小体组织;解释统计机制所依赖的障碍的性质;允许从序列决定到统计定位的平稳过渡。我们发现，序列复杂性，通过各种方法量化，可以至少部分地解释所有上述规则。特别是，我们已经进行了我们的分析，对4个高分辨率的核小体图的模式真核生物，并发现，核小体贫化区域可以很好地区分核小体富集区域的序列复杂性措施。特别是，（a）耗尽区的复杂性低于富集区，（b）TSS周围的复杂性测量单独与体内核小体占有率惊人一致，特别是精确指示+1和-1核小体的位置。这些发现表明，序列内的固有丰富性在基因组中的核小体形成中起作用，并且序列复杂性构成了核小体屏障的分子本质。
2012-05-27 cs.CE q-bio.GN
An annotated list of bivalent chromatin regions in human ES cells: a new tool for cancer epigenetic research
干细胞中以二价染色质为标志的CpG岛（CGI）被认为更容易在肿瘤细胞中发生异常DNA甲基化。这种指导性计划在不同癌症类型中的稳健性和全基因组范围仍有待确定。为了解决这个问题，我们开发了一种用户友好的方法，将干细胞染色质特征整合到定制的DNA甲基化分析中。我们使用公开的几种人胚胎干细胞（hESC）系的ChIP测序数据集来确定全基因组二价染色质的程度。然后，我们创建了高置信度二价、仅H3K4me3和仅H3K27me3染色质区域的注释列表。二价区的主要特征包括CGI/启动子的定位、逆转录元件的缺失和特异性组蛋白修饰的富集，包括表征不佳的H3K23me2标记。此外，二价启动子可以分为三个集群的基础上PRC2和PolII复合物占用。具有PRC 2定义的簇的二价启动子的基因在分化时显示最低表达。作为概念验证，我们评估了八种类型肿瘤的DNA甲基化模式，并证实异常癌症相关的DNA超甲基化优先靶向hESC中以二价染色质为特征的CGI。我们还发现，这种异常的DNA超甲基化特别影响与分化后倾向于保持抑制的基因相关的二价CGI/启动子。引人注目的是，在CpG岛甲基化表型阳性（CIMP+）和CIMP阴性肿瘤中，二价CGI受异常DNA超甲基化的影响最大，这表明，除了在致瘤前细胞中的转录沉默之外，hESC中的二价染色质特征是异常DNA甲基化的指导性程序的关键决定因素。
2018-11-09 q-bio.GN q-bio.MN
Inference of the three-dimensional chromatin structure and its temporal behavior
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；IBM Research Zurich（IBM苏黎世研究院）
了解基因组的三维（3D）结构对于阐明重要的生物过程及其与人类疾病的联系至关重要。为了确定基因组如何在细胞核内折叠，最近采用了染色体构象捕获方法，如HiC。然而，利用由此产生的高通量，高分辨率数据的计算方法仍然受到重要的限制。在这项工作中，我们探索了流形学习的想法，用于3D染色质结构推断，并提出了一种新的方法，REACH-3D染色质3D结构预测的REcurrent Autoencoders（REACH-3D）。我们的框架采用自动编码器与循环神经单元来重建染色质结构。与现有的方法相比，REACH-3D没有传递函数假设，允许动态分析。在合成数据上评估REACH-3D表明与地面实况高度一致。当对真实实验HiC数据进行测试时，REACH-3D最忠实地恢复了预期的生物学特性，并获得了与显微镜测量的最高相关系数。最后，将REACH-3D应用于动态HiC数据，成功模拟了细胞周期中的染色质构象。
2018-11-22 cs.LG q-bio.GN q-bio.QM
Ubiquitous nucleosome unwrapping in the yeast genome
核小体核心颗粒是一种动态结构--由于热波动或染色质重塑酶的作用，DNA可能会瞬间从组蛋白八聚体表面剥离。部分DNA解包使得DNA结合因子更容易接近它们的靶位点，因此可以提供用于实现快速和稳健地接近包装到染色质中的DNA的主导途径。事实上，最近的一个高分辨率地图之间的距离相邻的核小体二联体在\emph{S.cerevisiae}显示，至少38.7%的所有核小体是部分解开。解包的程度遵循基因附近的刻板模式，这让人想起核小体占据的典型模式，其中核小体在启动子上耗尽并在编码区上定位良好。为了解释这些观察结果，我们开发了一个生物物理模型，采用10-11碱基对周期性核小体能量分布。的配置文件，基于核小体晶体结构中的组蛋白-DNA接触的模式和接头长度离散化的想法，占核小体解包裹和高阶染色质结构。我们的模型再现了所观察到的基因组范围内的二分体间的距离分布，并占核小体的占用和周围的编码区展开的模式。同时，我们的方法解释了\emph{in vitro}测量核小体覆盖的结合位点的可及性，以及核小体诱导的DNA结合因子之间的协同性。我们能够排除核小体解包的几种替代方案，因为它们与基因组数据不一致。
2013-05-17 q-bio.BM q-bio.GN
Predicting the three-dimensional folding of cis-regulatory regions in mammalian genomes using bioinformatic data and polymer models
染色体的三维结构可以使用Capture-C等方法进行探测。然而，目前还不清楚这些群体水平的数据如何与单个细胞内的组织相关，导致观察到的相互作用的机制在很大程度上仍然不清楚。我们提出了一个聚合物建模方案的基础上的假设，染色体结构是由蛋白质桥，形成染色质环。为了测试模型，我们进行FISH实验，并与Capture-C数据进行比较。仅仅从蛋白质结合位点的位置开始，我们的模型准确地预测了实验观察到的染色质相互作用，揭示了一个人口的3D构象。
2016-01-12 physics.bio-ph q-bio.GN q-bio.QM
Nucleosome positioning and energetics: Recent advances in genomic and computational studies
染色质是DNA、RNA和蛋白质的复合物，其主要功能是将基因组DNA包装到细胞核的紧密范围内。染色质的基本重复单位是核小体，核小体是组蛋白的八聚体，147个碱基对的DNA以几乎两圈的左旋超螺旋缠绕在核小体周围。染色质是一种动态结构，对基因表达和其他细胞功能的调节有着深远的影响。通过优化整个基因组的核小体位置以及通过响应各种外部和内部信号（例如环境扰动）重塑核小体来促进这些染色质指导的过程。在这里，我们讨论了大规模的地图，核小体的立场，通过最近的进展，并行高通量测序和微阵列技术。我们表明，这些地图揭示了核小体组织在真核生物基因组的共同特点。我们还调查了计算模型，旨在预测核小体形成分数或能量，并展示了如何这些预测可以用来定位多个核小体的基因组上没有空间重叠。
2009-12-20 cond-mat.soft q-bio.BM q-bio.GN
ChromFound: Towards A Universal Foundation Model for Single-Cell Chromatin Accessibility Data
Artificial Intelligence Innovation and Incubation Institute, Fudan University（复旦大学人工智能创新与孵化院）；Shanghai Academy of Artificial Intelligence for Science（上海人工智能科学研究院）；Computer, Electrical and Mathematical Sciences and Engineering Division, KAUST（卡塔尔大学计算机、电子与数学科学与工程系）；Center of Excellence for Smart Health, KAUST（卡塔尔大学智能健康卓越中心）；Center of Excellence on GenAI, KAUST（卡塔尔大学生成人工智能卓越中心）；Zhongshan Hospital, Fudan University（复旦大学中山医院）
ChromFound是首个面向scATAC-seq的通用基础模型，通过混合架构和基因组感知标记化，在197万细胞上预训练，实现零样本细胞识别与跨组学预测，并揭示增强子-基因关联。
2025-10-26 cs.AI cs.CE cs.LG
Rapidly evolving in humans topologically associating domains
在间期染色质的主要调控结构（即拓扑相关结构域（TADs）和称为超级增强子结构域（SED）的特定亚结构）的背景下，对10，598个HSGRL进行全基因组邻近放置分析，结果显示0.8%-10.3%的TADs包含超过一半的HSGRL。在hESC基因组中的3，127个TAD中，24个（0.8%）; 53个（1.7%）; 259个（8.3%）;和322个（10.3%）分别含有来自四个不同家族的1，110个（52.4%）; 1，936个（50.9%）; 1，151个（59.6%）;和1，601个（58.3%）HSGRL序列。富含HSGRL并被称为在人类中快速进化的TADs（revTADs）的TADs在HSGRL放置和重组率之间表现出不同的相关模式。在hESC-增强子、灵长类特异性CTCF-结合位点、人特异性RNAPII-结合位点、hCONDEL和H3 K4 me 3峰的边界内存在显著富集，其中在前额叶皮层神经元中TSS处具有人特异性富集（在所有情况下p < 0.0001）。在hESC基因组中，504个携带SE的TADs中有331个（66%）含有HSGRL，68%的SE与HSGRL共定位，表明HSGRL通过插入新的和/或删除现有的调控序列在revTADs中重新连接SE驱动的GRNs。因此，与小鼠相比，hESC中的染色质结构演变出明显不同的特征：SE量高3倍，SE尺寸中位数显著更大;伴随着，E2数…
2015-07-20 q-bio.GN
Fluctuations in DNA Packing Density Drive the Spatial Segregation between Euchromatin and Heterochromatin
本研究提出DNA包装密度波动驱动常染色质与异染色质分离，通过聚合物模型重现Hi-C区室模式，揭示非平衡自组织机制。
2025-05-26 cond-mat.soft q-bio.GN
Integrative genomics analysis identifies pericentromeric regions of human chromosomes affecting patterns of inter-chromosomal interactions
全基因组分析人类染色体彼此、核仁、核纤层和染色质状态调节蛋白CTCF和STAT 1的结合位点的长程相互作用的密度分布，确定所有这些特征的沿染色体长度的密度分布的非随机高度相关模式。在选定染色体上的离散基因组区域检测到所有这些相互作用的显著共富集和聚类，所述区域位于着丝粒周围异染色质内，并被指定为间期染色质归巢的着丝粒区域（CENTRICH）。与全基因组或染色体平均值相比，CENTRICH显示染色体间结合位点密度高199-716倍（p = 2.10 E-101- 1.08 E-292）。序列比对分析表明，CENTRICH代表了大小为3.9 ~ 22.4 Kb的独特DNA序列，这些DNA序列1）与核仁相关，2）具有高度多样性的DNA结合染色质状态调节子，包括显著富集的CTCF和STAT 1结合位点; 3）结合多个基因间疾病相关基因组位点（IDAGL），范围增强剂活性，并建立了与发展上皮恶性肿瘤和其他常见人类疾病的风险增加的联系。使用CENTRICH基因组坐标内SNP位点归巢位点的距离作为疾病相关SNP位点与CENTRICH结合的可能性的代表，我们证明了SNP位点与CENTRICH结合的概率与GWAS定义的癌症、冠状动脉疾病和2型糖尿病疾病风险增加的比值比之间的统计学显著相关性。我们的分析表明，着丝粒序列和着丝粒周围异染色质可能在人类细胞中发挥重要作用，超出了染色体分离的关键功能。
2014-01-10 q-bio.GN
Integrating epigenomic data and 3D genomic structure with a new measure of chromatin assortativity
网络分析是模拟染色质相互作用的一种有效方法。分类能力是社会科学中使用的一种网络属性，用于识别影响人们如何建立社会关系的因素。我们提出了一种新的方法，利用染色质的亲和性，整合特定细胞类型的表观基因组景观与其染色质相互作用网络，从而研究哪些蛋白质或染色质标记介导基因组接触。我们使用高分辨率启动子捕获Hi-C和Hi-Cap数据以及来自小鼠胚胎干细胞的ChIA-PET数据来研究以启动子为中心的染色质相互作用网络，并计算构成网络节点的染色质片段中特定表观基因组特征的存在。我们估计这些特征与四个染色质相互作用网络的拓扑结构的关联，并确定网络连接区域中的局部特征。多梳组蛋白和相关的组蛋白标记是以启动子为中心的网络中具有最高染色质重复性的特征。然后，我们问哪些功能区分启动子之间的接触启动子和其他基因组元件之间的接触。我们观察到更高的染色质的活性延长形式的RNA聚合酶2（RNAPII）相比，仅在启动子和其他元件之间的相互作用的非活性形式。启动子之间以及启动子与其他元件之间的接触具有不同的表观基因组特征。我们确定了一个可能的作用，延长形式的RNAPII介导的启动子，增强子和转录的基因体之间的相互作用。我们的方法有利于研究多个全基因组表观基因组概况，考虑网络拓扑结构，并允许比较染色质相互作用网络。
2016-05-30 q-bio.GN q-bio.MN
Intermediate State Formation of Topologically Associated Chromatin Domains using Quantum Annealing
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；University of Northern Iowa（北爱荷华大学）；Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心）
利用量子退火模拟表观遗传伊辛模型，高效生成具有拓扑关联结构域特征的染色质构象，揭示一维表观遗传标记与三维折叠的关联机制。
2026-06-12 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.GN
Joint analysis of functional genomic data and genome-wide association studies of 18 human traits
基因结构和调控元件的注释可以为全基因组关联研究（GWAS）提供信息。然而，选择相关的注释解释一个给定的性状的关联研究仍然具有挑战性。我们描述了一个统计模型，它使用跨基因组计算的关联统计来识别基因组元件的类别，这些基因组元件对于影响性状的基因座是富集的还是耗尽的。该模型自然包含多种类型的注释。我们将该模型应用于18个人类特征的GWAS，包括红细胞特征、血小板特征、葡萄糖水平、脂质水平、身高、BMI和克罗恩病。对于每一个性状，我们评估了450种不同基因组注释的相关性，包括蛋白质编码基因、增强子和100多种组织和细胞系中的DNase-I超敏位点。我们表明，影响蛋白质序列的表型相关SNP的比例范围从约2%（对于血小板体积）到约20%（对于低密度脂蛋白胆固醇）;与多种性状相关的SNP被抑制的染色质显着耗尽;细胞类型特异性DNase-I超敏位点富含与多种性状相关的SNP（例如，血小板体积中的脾脏）。最后，通过使用功能基因组学的信息重新加权每个GWAS，我们将具有高置信度关联的位点数量增加了约5%。
2014-02-25 q-bio.GN
Change Point Analysis of Histone Modifications Reveals Epigenetic Blocks Linking to Physical Domains
组蛋白修饰是真核生物转录调控的重要表观遗传机制。近年来，高通量技术已经使组蛋白修饰的全基因组分析成为可能。然而，大多数研究假设组蛋白修饰的一种组合不变地翻译成一种转录输出，而不管局部染色质环境如何。在这项研究中，我们假设，基因组被组织成局部结构域，表现出类似的组蛋白修饰富集模式，这导致具有相关生物功能的基因表达的协调调节。我们提出了一个多元贝叶斯变点（BCP）模型，根据组蛋白标记的组合模式将黑腹果蝇基因组分割为连续的块。通过用零膨胀高斯混合物对染色体上组蛋白标记的稀疏分布进行建模，我们的分区捕获了表现出组蛋白修饰的相对均匀富集模式的局部BLOCK。我们进一步通过其转录水平、基因分布、共调节程度和GO富集来表征BLOCK。我们的研究结果表明，这些BLOCKs，虽然只是从组蛋白修饰推断，揭示了与物理结构域的强相关性，这表明它们在染色质组织和协调基因调控中的重要作用。
2014-05-09 q-bio.GN q-bio.QM stat.AP
Enhancer-promoter proximity predicts transcriptional competence but not transcriptional output in the Drosophila brain
Centre de Biologie Structurale, University of Montpellier, INSERM, CNRS（结构生物学中心，蒙彼利埃大学，法国国家健康与医学研究院，法国国家科学研究中心）；Center for Integrative Genomics, University of Lausanne（整合基因组学中心，洛桑大学）；Laboratoire Charles Coulomb (L2C), University of Montpellier, CNRS（夏尔·库隆实验室，蒙彼利埃大学，法国国家科学研究中心）；University of Geneva（日内瓦大学）；Laboratory of Receptor Biology and Gene Expression, Center for Cancer Research, National Cancer Institute, National Institutes of Health（受体生物学与基因表达实验室，癌症研究中心，美国国家癌症研究所，美国国立卫生研究院）
本研究以成年果蝇大脑为对象，用多重染色质追踪技术发现增强子-启动子 proximity 可区分转录能力与非活跃神经元状态，但无法预测活跃神经元的转录输出。
2026-09-04 q-bio.BM q-bio.GN
Integrating Transposable Elements in the 3D Genome
染色体组织越来越被认为是基因组调控、细胞命运和细胞健康的重要组成部分。然而，在转座因子（TE）领域内，基因组如何折叠的空间信息仍然很少被整合到实验研究中或在建模中考虑。在这里，我们提出了一个新的预测建模框架的整合模式的TE研究的基础上广泛采用的聚合物模型的基因组组织的扩展。虽然聚合物物理学被认为是理解基因组折叠机制的重要工具，但我们现在表明，它也可以提供跨生物体的TE整合和分布概况（或“地形”）的正交和通用见解。在这里，我们提出了聚合物物理参数和分子动力学模拟的TE插入到异质柔性聚合物，并显示与一个简单的模型，聚合物折叠和本地灵活性影响TE集成模式。本文提出的初步讨论奠定了大规模分析TE整合动力学和地形作为三维宿主基因组的功能的基础。
2019-10-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.GN
LinearSankoff: Linear-time Simultaneous Folding and Alignment of RNA Homologs
针对经典Sankoff算法效率低、比对模型简单的问题，提出LinearSankoff，整合隐马尔可夫模型比对模块并结合束搜索与类A*算法，实现线性时间运行，可处理冠状病毒基因组且保守结构识别更优。
2023-07-18 cs.DS q-bio.BM q-bio.GN
Transcription-driven genome organization: a model for chromosome structure and the regulation of gene expression tested through simulations
目前的人类基因组折叠模型看到了一个层次结构，从染色体区域，通过A/B区室和TAD（拓扑关联结构域），到由粘着蛋白和CTCF稳定的接触结构域。然而，这种折叠的分子机制以及折叠影响转录活性的方式仍然不清楚。在这里，我们回顾了物理原理驱动蛋白质绑定到长聚合物成簇环包围，并提出了一个简约而全面的模型的方式组织决定功能。我们认为，集群的活性RNA聚合酶和它们的转录因子是主要的建筑特征，然后，接触域，TADs，和车厢只是反映一个或多个环和集群。我们建议将一个基因拴在一个包含适当因子的簇附近-一个转录工厂-增加了发射频率，并为目前许多关于增强子，超级增强子，边界和eQTL（表达数量性状基因座）的作用的难题提供了解决方案。因此，任何基因的活性都直接受到3D空间中其周围其他转录单位活性的影响，这得到了转录因子与长聚合物上同源位点结合的布朗动力学模拟的支持。
2020-10-01 physics.bio-ph q-bio.CB q-bio.GN
Towards a robust algorithm to determine topological domains from colocalization data
理解基因组的复杂空间组织的最重要的任务之一在于从现有的实验数据，特别是从基因组共定位（Hi-C）矩阵中提取关于这种空间组织、染色质拓扑结构域的功能和结构的信息。在这里，我们提出了一个算法，允许揭示底层的层次结构域结构的聚合物构象分析的模块化共定位矩阵。我们还测试了几个模型的聚合物结构：平衡球，随机分形球和规则的分形（皮亚诺）构象的算法。我们定义了我们所谓的簇边界的光谱，并表明，这些光谱的行为显着不同的平衡和分形构象，使我们能够提出一个额外的标准来识别分形聚合物构象。
2016-01-06 physics.bio-ph physics.data-an q-bio.GN
The 3D genome shapes the regulatory code of developmental genes
我们重新审视的概念，基因调控代码在胚胎发育中的基因组空间组织的最新研究结果。通过与遗传密码的类比，我们认为，只有当相应的衔接子能够被清楚地识别时，才能使用密码的概念。适配器在这里被定义为以无偿和可进化的方式调解码字和对象之间的对应关系的中间物理实体。在基因调控密码的上下文中，编码的对象是基因表达水平，而细胞核中特定转录因子的浓度提供了代码。代码的概念是有意义的，在没有直接的物理化学关系的对象和码字，当中介的适配器是必需的。我们建议，一个合理的适配器为这个代码是基因结构域，即，基因组区段划定的拓扑绝缘子，并包括基因及其增强子调控序列。我们回顾了最近的证据，基于全基因组染色体构象捕获实验，表明在后生动物基因组中发现的优先接触域是基因域的物理痕迹。因此，基因组3D折叠在形成发育基因调控密码中起直接作用。
2019-11-12 physics.bio-ph q-bio.GN
A computational model for histone mark propagation reproduces the distribution of heterochromatin in different human cell types
染色质是由DNA和相关蛋白质组成的高度紧凑和动态的核结构。核小体是核小体的主要组织单位，由组蛋白八聚体和DNA包裹而成，组蛋白参与真核生物基因的调控，并携带许多可逆的翻译后修饰，控制DNA-蛋白质相互作用和染色质结合蛋白的募集。异染色质是基因组中转录不活跃的部分，它是密集堆积的，并且含有在Lys 9处甲基化的组蛋白H3（H3 K9 me）。H3 K9 me在核小体中沿着染色质中的DNA的传播被H3赖氨酸4（H3 K4 me）的甲基化和几个赖氨酸的乙酰化所拮抗，这与常染色质和活性基因有关。我们发现，相关的组蛋白修饰形式拮抗域上的粗尺度。这些组蛋白标记被认为是在DNA中不同的成核位点内起始的，并且双向传播。我们提出了一个简单的计算机模型，模拟异染色质在人类染色体中的分布。模拟结果与先前报道的两种不同人类细胞系的实验观察结果一致。我们复制了异染色质和常染色质之间不同类型的屏障，为它们的功能提供了一个统一的模型。研究了成核位置分布和传播速率变化的影响。前者主要发生在单个基因或基因组的（去）激活的目的，后者具有控制整个染色体的转录程序的能力。一般来说，基因转录的调控程序是由成核位点沿DNA串的分布控制的。
2013-09-27 q-bio.GN q-bio.MN
Nonequilibrium Theory of Epigenomic Microphase Separation in the Cell Nucleus
了解细胞核中基因组的空间组织是生物物理学目前面临的重大挑战之一。沿着基因组沉积的某些生化-或表观遗传-标记被认为在决定基因组组织和细胞身份方面发挥重要但知之甚少的作用。表观遗传动力学和基因组折叠之间相互作用的物理原理仍然难以捉摸。在这里，我们提出并研究了一个理论，假设表观遗传标记和基因组密度之间的耦合，并可以应用于整个细胞核的规模。我们表明，平衡模型是不兼容的实验和定性协议是恢复占非平衡过程，可以稳定微相分离的表观基因组域。最后，我们讨论了这些术语的潜在生物物理起源。
2019-10-30 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.GN
A genomic dominion with regulatory dependencies on human-specific single-nucleotide changes in Modern Humans
研究发现现代人类基因组中存在大量与人类特异性单核苷酸变化相关的基因，这些基因调控着人类形态结构、生理过程和病理状况，并揭示了遗传调控位点在物种生存中的关键作用。
2019-11-20 q-bio.GN
Genomic regulatory architecture of human embryo retroviral LTR elements affecting evolution, development, and pathophysiology of Modern Humans
Institute of Engineering in Medicine University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校工程医学院）
本研究揭示了人类胚胎逆转录病毒LTR元件在基因组调控网络中的作用，通过分析26个基因组-wide多模块调控网络，识别出69,573个显著的GRMs，揭示其对现代人类发育、生理及病理的深远影响。
2023-10-25 q-bio.GN q-bio.MN q-bio.NC
Merging 1D and 3D genomic information: Challenges in modelling and validation
间期期间真核生物中的基因组组织源于DNA多核苷酸线性序列中存在的非随机相关性与连续塑造细胞核内DNA和染色质的形式和结构的物理/化学反应之间的微妙平衡。现在很清楚，这些机制在基因调控等重要过程中起着关键作用，但它们同时作用的详细方式，以及最终相互影响的方式，即使在非常不同的长度尺度上，仍然在很大程度上未被探索。在本文中，我们概括了一些主要的结果，基因调控和物理机制，在有关的信息编码的1D序列和3D折叠结构的DNA。特别是，我们强调1D和3D模型之间的相互交叉喂养如何提供这些复杂过程如何工作和相互影响的原始见解。
2020-05-14 physics.bio-ph q-bio.GN
