КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-73-00176
НазваниеЭффекты топологических взаимодействий и активной экструзии петель в регуляции пространственной организации хромосом
Руководитель Половников Кирилл Евгеньевич, Кандидат физико-математических наук
Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий» , г Москва
Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-303 - Теория и компьютерное моделирование полимерных систем
Ключевые слова фолдинг хроматина, Hi-C, хромосомные территории, топологически-ассоциированные домены, топологические ограничения, экструзия петель
Код ГРНТИ34.17.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Одной из наиболее актуальных нерешенных проблем полимерной физики является задача о трехмерной организации (фолдинге) хромосом эукариотической клетки. Объем информации, закодированной в одной хромосоме длиной 10 см, соответствует флэш-карте емкостью 1 Гб, но ее пространственный размер в 10 раз меньше толщины волоса. Важно отметить, что такое впечатляющее сжатие данных достигается за счет специального неслучайного пространственного сворачивания ДНК. Это сворачивание изменяется в течение клеточного цикла от компактной укладки во время метафазы (на этапе, предшествующем делению клетки) до более «открытой» пространственной организации во время интерфазы (основная фаза клеточного цикла между делениями). Однако даже в этом деконденсированном состоянии ДНК материал отдельных хромосом не перемешивается, и они занимают так называемые «территории» в клеточном ядре. Эта территориальная организация – "базовый" признак организации хромосом у высших организмов, связанный с топологическими ограничениями хромосомных волокон, однако кинетика их формирования и физические механизмы поддержания не имеют полного понимания на сегодняшний день.
В этом проекте методами компьютерного моделирования и аналитических расчетов мы стремимся изучить статистические особенности трехмерной организации генома: (а) структуру ДНК внутри каждой хромосомы, которая может быть охарактеризована фрактальной размерностью полимерных конформаций и функцией средней вероятности контакта вдоль по цепи, (б) особенности, связанные с формированием массива петель на геноме вследствие активной экструзии петель и (в) феномен «хромосомных территорий», т.е. отсутствие смешения между различных хромосом в пространстве. В частности, мы планируем изучить кинетику формирования и механизмы поддержания этих характеристик, проверяя наши модели численно на новых экспериментальных данных.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ