La competencia entrópica entre fibras de cromatina superenrolladas y relajadas torsionalmente impulsa la extrusión de bucles a través de cohesina pseudo-topológicamente unida
Autores: Rusková, Renáta; Rako, Duan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
La competencia entrópica entre fibras de cromatina superenrolladas y relajadas torsionalmente impulsa la extrusión de bucles a través de cohesina pseudo-topológicamente unida
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Biología
Palabras clave
Modelo propuesto
Extrusión de bucles mediada por cohesina
Superenrollamiento negativo
ARN polimerasa
Fricción
Tasa de extrusión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 14
Citaciones: Sin citaciones
Proponemos un modelo para la extrusión de bucles mediada por cohesina, donde la extrusión de bucles es impulsada entropicamente por la diferencia de energía entre fibras de cromatina superenrolladas y relajadas torsionalmente. Diferentes niveles de superenrollamiento negativo se controlan variando la fricción impuesta entre el anillo de cohesina y la fibra de cromatina. La velocidad de generación de superenrollamiento negativo por la ARN polimerasa asociada con TOP1 se mantiene constante y corresponde a 10 rotaciones por segundo. El modelo fue probado mediante simulaciones moleculares de grano grueso para un amplio rango de fricciones entre 2 y 200 veces las de una fibra genérica y el medio circundante. La mayor fricción permitió la acumulación de niveles más altos de superenrollamiento, mientras que la tasa de extrusión resultante también aumentó. Las tasas de extrusión obtenidas para el rango de fricciones investigadas fueron entre 1 y 10 kbps, pero también se observó una saturación de la tasa a altas fricciones. Los mapas de contacto calculados indican una mejora cualitativa obtenida a niveles más bajos de superenrollamiento. Los ajustes de ecuaciones matemáticas reproducen cualitativamente los tamaños de los bucles y los niveles de superenrollamiento obtenidos de las simulaciones y apoyan el mecanismo propuesto de extrusión impulsada entropicamente. El anillo de cohesina está unido a las fibras de manera pseudo-topológica, y el modelo sugiere que la unión topológica no es necesaria.
Descripción
Proponemos un modelo para la extrusión de bucles mediada por cohesina, donde la extrusión de bucles es impulsada entropicamente por la diferencia de energía entre fibras de cromatina superenrolladas y relajadas torsionalmente. Diferentes niveles de superenrollamiento negativo se controlan variando la fricción impuesta entre el anillo de cohesina y la fibra de cromatina. La velocidad de generación de superenrollamiento negativo por la ARN polimerasa asociada con TOP1 se mantiene constante y corresponde a 10 rotaciones por segundo. El modelo fue probado mediante simulaciones moleculares de grano grueso para un amplio rango de fricciones entre 2 y 200 veces las de una fibra genérica y el medio circundante. La mayor fricción permitió la acumulación de niveles más altos de superenrollamiento, mientras que la tasa de extrusión resultante también aumentó. Las tasas de extrusión obtenidas para el rango de fricciones investigadas fueron entre 1 y 10 kbps, pero también se observó una saturación de la tasa a altas fricciones. Los mapas de contacto calculados indican una mejora cualitativa obtenida a niveles más bajos de superenrollamiento. Los ajustes de ecuaciones matemáticas reproducen cualitativamente los tamaños de los bucles y los niveles de superenrollamiento obtenidos de las simulaciones y apoyan el mecanismo propuesto de extrusión impulsada entropicamente. El anillo de cohesina está unido a las fibras de manera pseudo-topológica, y el modelo sugiere que la unión topológica no es necesaria.