<p>一組科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了有助于確保生命藍(lán)圖正常運(yùn)作的物理原理&mdash;&mdash;一系列的力和流體動力流。它的發(fā)現(xiàn)提供了對基因組的新見解，同時可能提供了一種新方法來發(fā)現(xiàn)與發(fā)育障礙和人類疾病有關(guān)的基因組畸變。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;基因組在細(xì)胞核內(nèi)的組織和包裝方式直接影響其生物功能，但這種組織背后的物理原理還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有被理解。&rdquo;紐約大學(xué)物理系副教授亞歷山德拉&middot;齊多夫斯卡(Alexandra Zidovska)解釋說，她是這篇發(fā)表在《物理評論X》(PRX)雜志上的論文的作者之一。&ldquo;我們的研究結(jié)果為細(xì)胞核內(nèi)基因組組織的生物物理起源提供了基本的見解。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;這些知識對于理解基因組的功能至關(guān)重要。&rdquo;加州大學(xué)圣地亞哥分校機(jī)械與航空航天工程系教授、該論文的作者之一大衛(wèi)&middot;塞蒂蘭補(bǔ)充道。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們的發(fā)現(xiàn)顯示了物理學(xué)在基因組組織及其功能中的關(guān)鍵作用。&rdquo;邁克爾&middot;雪萊(Michael Shelley)說，他是紐約大學(xué)庫朗數(shù)學(xué)科學(xué)研究所的教授，也是熨子研究所的研究員，也是該論文的作者之一。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該團(tuán)隊的成員還包括前熨子研究所計算生物學(xué)中心的溫燕和加州大學(xué)圣地亞哥分校的博士生Achal Mahajan，他們專注于核質(zhì)(基因組浸泡在其中的流體)的作用以及驅(qū)動其組織的力量。</p> <p>&nbsp;</p> <p>具體來說，科學(xué)家們研究了細(xì)胞核中酶作用于染色體物質(zhì)或染色質(zhì)上的力。在這里，這些力啟動過程，如轉(zhuǎn)錄，并以影響染色質(zhì)空間排列的方式起作用。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這種組織影響生物功能。但是，盡管這一過程在傳遞遺傳信息方面起著至關(guān)重要的作用，但其背后的物理原理卻不透明。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了更深入地了解這一動態(tài)，科學(xué)家們將注意力集中在基因組的主要部分，常染色質(zhì)和異染色質(zhì)的劃分上。常染色質(zhì)主要含有主動轉(zhuǎn)錄基因，它們驅(qū)動表達(dá);異染色質(zhì)含有沉默的基因，因此在細(xì)胞中不表達(dá)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了捕捉這一點(diǎn)，他們創(chuàng)建了一個計算機(jī)建模系統(tǒng)，通過一系列模擬來復(fù)制這一過程。在他們的模型細(xì)胞核中，23個染色質(zhì)纖維&mdash;&mdash;人類基因組中染色體的數(shù)量&mdash;&mdash;被建模為軟鏈，并被塞進(jìn)一個充滿液體的球體中。每條鏈被劃分為活躍區(qū)域，或常染色質(zhì)，和被動異色區(qū)域。<img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1672802050780/1672802050780.png" width="400" height="400" /></p> <p>細(xì)胞核充滿了染色體，在這幅圖中用不同的顏色表示。它的染色體排列受到基因組上的主動力和它們的水動力相互作用的影響。圖片來源:Achal Mahajan，加州大學(xué)圣地亞哥分校</p> <p>&nbsp;</p> <p>他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)主動力作用于染色質(zhì)纖維時，它們會在周圍的流體中產(chǎn)生流動，這反過來又會影響周圍染色質(zhì)的運(yùn)動和定位。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這些力推動了純色部分，并驅(qū)動了導(dǎo)致基因組主要空間重排的流，特別是導(dǎo)致異染色質(zhì)隔室的形成。</p> <p>&nbsp;</p> <p>齊多夫斯卡解釋說:&ldquo;純色或活性部分將異色或不活性部分推開，并將它們聚集在一起。&rdquo;&ldquo;這就是細(xì)胞如何有效地存儲非活性基因。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;這對我們的健康至關(guān)重要&mdash;&mdash;如果這個過程出錯，有機(jī)體就不能正常形成，并可能導(dǎo)致發(fā)育障礙和其他疾病，比如癌細(xì)胞的發(fā)展。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>描述這一過程的圖像和視頻，以及說明文字和字幕，可以從谷歌驅(qū)動器訪問。</p> <p>&nbsp;</p> <p>本研究得到了美國國家科學(xué)基金會(CMMI-1762506, DMS-2153432, CMMI-1762566, DMS-2153520, DMR-2004469, CAREER PHY-1554880和PHY-2210541)的資助。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>