Affinity, stoichiometry and cooperativity of heterochromatin protein 1 (HP1) binding to nucleosomal arrays
异染色质蛋白1（Heterochromatin protein 1，HP1）通过组蛋白修饰依赖的染色质相互作用参与异染色质的建立和维持。在最近的论文中，在体外测量了HP1与核小体阵列的结合，并根据最近邻合作结合来解释。这种染色质相互作用模式可能导致HP1沿着核小体链扩散。在这里，我们重新分析了以前的数据，代表核小体链作为一个一维的约束晶格，并显示如何实验HP1结合等温线可以解释一个更简单的模型，相邻的HP1二聚体之间没有合作的相互作用。基于这些计算和dinucleosomes和核小体链的空间模型，我们提出，结合化学计量是依赖于核小体重复长度（NRL），而不是蛋白质之间的相互作用HP 1二聚体。根据我们的计算，与具有短NRL的链相比，具有长DNA接头的更开放的核小体阵列的特征在于更多数量的结合位点。此外，我们通过Monte Carlo模拟证明了核小体链的NRL依赖性折叠可以诱导HP 1结合位点的变构变化。因此，HP1染色质的相互作用可以通过改变结合化学计量和类型的凝聚（甲基化）和非凝聚（非甲基化）的核小体阵列在HP1二聚体之间的直接相互作用的情况下进行调制。
2014-10-02 physics.bio-ph physics.data-an q-bio.BM
Effects of macroH2A and H2A.Z on nucleosome structure and dynamics as elucidated by molecular dynamics simulations
真核生物通过多种化学过程改变核小体核心颗粒来调节其基因组的转录活性。特别是，用macroH 2A和H2A.Z变体取代经典H2 A组蛋白已被证明会影响DNA可及性和核小体稳定性;然而，这种情况发生的过程仍然知之甚少。在这里，我们阐明了这些变体的分子机制与一个广泛的分子动力学研究的典型核小体以及三个变体包含的结构：H2 A. Z，macroH 2A，和一个H2 A突变体macroH 2A样L1环。模拟结果表明，变体L1环通过直接相互作用、核心结构重排和改变核小体中的变构网络，在稳定DNA与八聚体的结合中发挥关键作用。所有变体都影响动力学;然而，macroH 2A类系统对能量学的影响最大。此外，我们提供了一个全面的分析核小体中的变构网络，并证明变体利用L1环之间更强的相互作用，在整个复杂的传播动态。此外，我们发现，翻译后修饰在这些网络中的关键位置富集。两者合计，这些结果提供了新的见解的核小体核心颗粒和染色质纤维的结构，动力学和功能之间的关系，以及它们是如何影响染色质重塑因子。
2015-07-20 physics.bio-ph q-bio.BM
A 1-dimensional statistical mechanics model for nucleosome positioning on genomic DNA
真核生物中DNA的第一级折叠是由所谓的"10 nm染色质纤维"提供的，其中DNA包裹在组蛋白蛋白周围（约10 nm）。10纳米大小）形成核小体，核小体继续在弦结构上产生锯齿状珠。在这项工作中，我们提出了一个一维统计力学模型来研究核小体定位在一个这样的10 nm纤维。我们专注于基因组绵羊DNA的情况下，我们从有效的潜力，在无限稀释和确定从高分辨率在体外盐透析实验。我们研究定位在一个多核小体链，并比较基因组DNA的结果，在最简单的情况下得到的均匀的DNA，其中的问题可以映射到一个唐克斯气体。首先，我们考虑简单的，解析可解的情况下，假设核小体是点状的。然后，我们进行数值模拟，以衡量其有限的大小对核小体分布概率的影响。最后，我们比较核小体的分布和模拟的核酸酶消化模式的两种情况下（均质和绵羊DNA），从而提供可测试的预测序列的影响，实验观察到的数量在实验中的多核小体染色质纤维在体外重建。
2016-01-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Structural plasticity of single chromatin fibers revealed by torsional manipulation
利用磁镊研究了由5S定位序列串联重复序列重构的单个核小体阵列在扭转作用下的力学响应。规则阵列具有极强的弹性，可以可逆地容纳大量的超螺旋，而长度没有太大变化。这种行为是定量描述的染色质3-D架构的分子模型。在这个模型中，我们假设核小体的三种构象之间存在一个动态平衡，这是由进入/退出DNA的交叉状态（阳性，无效或阴性）决定的。扭转应变，在取代平衡，广泛重组纤维结构。该模型解释了一些长期存在的拓扑学问题，染色质中的DNA，并可能提供基础，以更好地了解大多数染色质相关蛋白的动态结合。
2007-07-13 physics.bio-ph q-bio.BM q-bio.SC
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
Insight into the Unwrapping of the Dinucleosome
核小体作为染色质的基本组成部分，其动态变化对真核生物基因组的表达、复制和修复有着重要的影响。除了核小体通过热波动的恒定运动之外，ATP依赖的染色质重塑复合物引起它们的主动位移。在这里，我们提出了一个理论分析的双核体包装和解包动力学在外力的存在下。我们探讨了双核小体在不同解包态下的能量分布和构型。此外，使用动态Monte-Carlo模拟算法，我们展示了系统的动力学特性，如部分和完全包裹过程的解包裹力。此外，我们发现，在短长度的接头DNA（$\sim 10 - 90$ bp），不对称解缠绕发生。这些发现可以为染色质动力学和基因可及性提供一些线索。
2020-01-26 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Active remodeling of chromatin and implications for in-vivo folding
最近的高分辨率实验提供了一个定量描述的间期染色质在大尺度上的统计特性。这些发现激发了人们对产生此类特定统计构象的通用物理相互作用的探索。在这里，我们表明，一个活跃的染色质模型在体内折叠，聚合物弹性，限制，拓扑约束和主动应力之间的相互作用的基础上所产生的ATP依赖性染色质重塑蛋白的结合（联合国）引起的稳态构象与这些实验一致。我们的研究结果使我们推测，这种积极的折叠所产生的染色质构象优化信息存储共定位基因位点共享转录资源。
2015-10-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Mechanistic Modelling of Chromatin Folding to Understand Function
实验方法已被应用于解决问题，在理解三维染色质的组织和功能。随着数据集的大小和复杂性的增加，对实验结果进行机械解释成为一项挑战。聚合物模拟和机械建模已被应用于解释实验观察，以及与基因组功能不同方面的联系。在这里，我们为生物学家提供了一个指南，解释了不同的模拟方法以及它们被使用的背景。
2020-10-13 physics.bio-ph q-bio.SC
RSC remodeling of oligo-nucleosomes: an atomic force microscopy study
RSC是一种必需的染色质重塑因子，其是控制包括转录、修复和复制在内的若干过程所必需的。RSC重新定位位于核小体DNA末端的中央定位的单核小体的能力是牢固确立的，但是关于RSC对寡核小体模板的作用的数据仍然很少。通过使用原子力显微镜（AFM）成像，我们已经定量研究了RSC诱导的定位的二和三核小体的移动以及在一端用链霉亲和素标记的单核小体模板上的移动的方向性。原子力显微镜成像显示，只有一组有限的不同的构型状态的重塑产品。没有观察到核小体运动的逐步或优选方向性。相应的反应途径的分析允许破译RSC诱导的核小体迁移的机制特征。RSC重塑寡核苷酸模板的最终结果是核小体在模板边缘的包装，提供大量耗尽核小体的DNA。RSC的这一特征可以被细胞用来克服核小体的存在所施加的障碍。
2010-12-03 physics.bio-ph q-bio.SC
Large scale chromosome folding is stable against local changes in chromatin structure
描述小尺度染色质结构和间期大尺度染色体折叠之间的联系是理解转录的先决条件。然而，对这种联系的调查仍然很差。在这里，我们介绍了一个简单的生物物理模型，其中间期染色体描述的染色质序列的折叠组成的交替块的纤维具有不同的厚度和灵活性，我们用它来研究在空间和时间上的染色体行为的序列紊乱的影响。通过采用广泛的计算机模拟，我们因此表明，染色体发生明显的构象变化，只有在长度尺度小于$10^5$碱基对和时间尺度短于几秒钟，我们建议可能存在有效的上限检测真核生物中的染色体重组。我们证明了我们的框架的相关性建模最近的实验FISH数据对小鼠染色体。
2016-05-18 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
The size of the nucleosome
11 nm的核小体盘的大小的结构起源的解决。在纳米尺度上，DNA作为染色质在染色体中的组织涉及DNA围绕核小体的组蛋白核心的卷曲。我们认为核小体核心颗粒的大小取决于两个标准的实现：一个是优化DNA双螺旋的体积分数;这种紧密堆积的要求根源于优化原子和分子的相互作用。另一个标准是具有零应变-扭转耦合;当在DNA重组期间允许瞬时拉伸应力时，零扭转结构是必要的，例如，在核小体沿着DNA双螺旋重新定位或滑动的过程中。我们应用的数学模型是基于双螺旋假设硬壁的管状描述。当包括连接DNA的碱基对时，理想核小体的大小的估计与实验数字非常一致。有趣的是，核小体的大小被证明是DNA双螺旋固有特性的结果。
2011-02-21 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
Local Volume Concentration, Packing Domains and Scaling Properties of Chromatin
提出SR-EV模型，用随机返回与排除体积规则刻画染色质多尺度组织，理论结果在体积浓度、接触概率、堆积域及标度行为上与实验吻合。
2024-06-13 physics.bio-ph physics.comp-ph
Topological spectra and entropy of chromatin loop networks
本研究针对染色质3D折叠的拓扑分类问题，结合数值与解析方法分析染色质环网络的拓扑谱与熵，发现相邻结合位点有限间距导致同规模拓扑权重差异大，基因多折叠为少数花环状拓扑，提出可靠表征框架。
2023-12-19 cond-mat.soft physics.bio-ph
A Polymer Model with Epigenetic Recolouring Reveals a Pathway for the de novo Establishment and 3D Organisation of Chromatin Domains
发育中最重要的问题之一是表观遗传域如何在细胞内首先建立，然后维持。为了解决这个问题，我们提出了一个框架，耦合3D染色质折叠动力学，一个“仿形”过程建模的写作表观遗传标记。由于许多染色质内的相互作用是由桥接蛋白介导的，我们认为一个“双态”模型与两个表观遗传标记是相似的（无论是活跃或不活跃）之间的自吸引的相互作用。该模型显示了一个一阶样的过渡之间的肿胀，表观遗传紊乱，相，和一个紧凑的，表观遗传连贯，染色质球。如果自吸引强度超过阈值，染色质动力学就会变成玻璃状，相应的相互作用网络就会冻结。通过修改表观遗传的读写过程，根据更多的生物学启发的假设，我们的聚合物模型与concurrenting概括了超灵敏的反应表观遗传开关的扰动，并占多域构象，惊人地相似的拓扑关联域中观察到的真核染色体。
2016-10-22 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.BM
