Spatial Model of the Organization of Chromatin in the Nucleus of a Biological Cell According to Small-Angle Scattering Data

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Small-angle neutron and X-ray scattering data for HeLa nuclei with the normal and suppressed transcription activities are reported. Small-angle neutron scattering data demonstrate the presence of a bifractal structure inside a nucleus. The logarithmic fractal structure is observed in the range from the size of the nucleus to several hundreds of nanometer, whereas the volume fractal structure exists at smaller scales down to a nucleosome structure. Small-angle X-ray scattering data show that the presence of the volume fractal structure correlates with the transcription activity of a cell. In view of the successful description of chromatin by the fractal globule model (Hi–C method data), a scenario for the formation of the bifractal structure inside the nucleus has been proposed. A system of transport channels (logarithmic fractal) is located inside close-packed chromatin, whereas active chromatin is localized near transport channels or inside them and forms volume fractal structures due to the transcription activity. Thus, the logarithmic fractal structure ensures the uniform distribution of voids at various scales, which is potentially necessary for the transcription and transport of substances inside the nucleus, whereas the volume fractal structure is due to the transcription activity of the cell.

Авторлар туралы

E. Yashina

Petersburg Nuclear Physics Institute, National Research Center Kurchatov Institute; St. Petersburg State University

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Gatchina, Leningrad region, Russia; 198504, St. Petersburg, Russia

E. Varfolomeeva

Petersburg Nuclear Physics Institute, National Research Center Kurchatov Institute

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Gatchina, Leningrad region, Russia

R. Pantina

Petersburg Nuclear Physics Institute, National Research Center Kurchatov Institute

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Gatchina, Leningrad region, Russia

V. Bayramukov

Petersburg Nuclear Physics Institute, National Research Center Kurchatov Institute

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Gatchina, Leningrad region, Russia

R. Kovalev

Petersburg Nuclear Physics Institute, National Research Center Kurchatov Institute

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Gatchina, Leningrad region, Russia

N. Fedorova

Petersburg Nuclear Physics Institute, National Research Center Kurchatov Institute

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Gatchina, Leningrad region, Russia

K. Pshenichnyy

Petersburg Nuclear Physics Institute, National Research Center Kurchatov Institute

Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Gatchina, Leningrad region, Russia

Yu. Gorshkova

Joint Institute for Nuclear Research

Email: yashina_91@inbox.ru
141980, Dubna, Moscow region, Russia

S. Grigor'ev

Petersburg Nuclear Physics Institute, National Research Center Kurchatov Institute; St. Petersburg State University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: yashina_91@inbox.ru
188300, Gatchina, Leningrad region, Russia; 198504, St. Petersburg, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Ya. Joti, T. Hikima, Y. Nishino, F. Kamada, S. Hihara, H. Takata, T. Ishikawa, and K. Maeshima, Nucleus 3, 404 (2012).
  2. Y. Takizawa and H. Kurumizaka, Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Gene Regulatory Mechanisms 1865, 194851 (2022).
  3. K. Maeshima, S. Ide, and M. Babokhov, Curr. Opin. Cell Biol. 58, 95 (2019).
  4. J.D. Halverson, J. Smrek, K. Kremer, and A.Y. Grosberg, Rep. Prog. Phys. 77(2), 022601 (2014).
  5. L.M. Almassalha, A. Tiwari, P.T. Ruhoff, Y. Stypula-Cyrus, L. Cherkezyan, H. Matsuda, M.A. Dela Cruz, J.E. Chandler, C. White, C. Maneval, H. Subramanian, I. Szleifer, H.K. Roy, and V. Backman, Sci. Rep. 7, 41061 (2017).
  6. E. Lieberman-Aiden, N. L. Van Berkum, L. Williams et al. (Collaboration), Science 326(5950), 289 (2009).
  7. L.A. Mirny, Chromosome research 19, 37 (2011).
  8. A.Y. Grosberg, S.K. Nechaev, and E. I. Shakhnovich, Journal de physique 49(12), 2095 (1988).
  9. A. Grosberg, Y. Rabin, S. Havlin, and A. Neer, Europhysics Letters 23(5), 373 (1993).
  10. J.D. Halverson, W.B. Lee, G. S. Grest, A.Y. Grosberg, and K. Kremer, J. Chem. Phys. 134(20), 204904 (2011).
  11. M.V. Imakaev, K.M. Tchourine, S.K. Nechaev, and L.A. Mirny, Soft matter 11(4), 665 (2015).
  12. Е. Г. Яшина, С. В. Григорьев, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 9, 5 (2017).
  13. Е. Г. Яшина, С. В. Григорьев, ЖЭТФ 156(3), 540 (2019).
  14. D.V. Lebedev, M.V. Filatov, A. I. Kuklin, A.K. Islamov, E. Kentzinger, R. Pantina, B. P. Toperverg, and V.V. Isaev-Ivanov, FEBS Lett. 579(6), 1465 (2005).
  15. E.G. Iashina, E.V. Velichko, M.V. Filatov, W.G. Bouwman, C. P. Duif, A. Brulet, and S.V. Grigoriev, Phys. Rev. E 96(1), 012411 (2017).
  16. S.V. Grigoriev, E.G. Iashina, V.Yu. Bairamukov, V. Pipich, A. Radulescu, M.V. Filatov, R.A. Pantina, and E.Yu. Varfolomeeva, Phys. Rev. E 102, 032415 (2020).
  17. E.G. Iashina, M.V. Filatov, R.A. Pantina, E.Yu. Varfolomeeva, W.G. Bouwman, Ch.P. Duif, D. Honecker, V. Pipich, and S.V. Grigoriev, J. Appl. Cryst. 52, 844 (2019).
  18. S.V. Grigoriev, E.G. Iashina, B. Wu, V. Pipich, Ch. Lang, A. Radulescu, V.Yu. Bairamukov, M.V. Filatov, R.A. Pantina, and E.Yu. Varfolomeeva, Phys. Rev. E 104, 044404 (2021).
  19. E.G. Iashina, E.Yu. Varfolomeeva, R.A. Pantina, V.Yu. Bairamukov, R.A. Kovalev, N.D. Fedorova, V. Pipich, A. Radulescu, and S.V. Grigoriev, Phys. Rev. E 104, 064409 (2021).
  20. B. Mandelbrot, The Fractal Geometry of Nature, Freeman, N.Y. (1983).
  21. J. Feder, Fractals, Plenum, N.Y. (1998).
  22. A.V. Ilatovskiy, D.V. Lebedev, M.V. Filatov, M.G. Petukhov, and V.V. Isaev-Ivanov, J. Phys.: Conf. Ser. 351(1), 012007 (2012).
  23. S.V. Razin and I. I. Gromova, BioEssays 17(5), 443 (1995).
  24. T. Cremer, M. Cremer, B. Hubner, A. Silahtaroglu, M. Hendzel, C. Lanctˆot, and H. Strickfaden, BioEssays 42(2), 1900132 (2020).
  25. Y. Xing, C.V. Johnson, P.R. Dobner, and J. B. Lawrence, Science 259(5099), 1326 (1993).
  26. M. Mazzocca, T. Fillot, A. Loffreda, D. Gnani, and D. Mazza, Biochem. Soc. Trans. 49(3), 1121 (2021).
  27. M. Mazzocca, E. Colombo, A. Callegari, and D. Mazza, Current Opinion in Structural Biology 71, 239 (2021).
  28. P. Chatterjee, N. Goldenfeld, and S. Kim, Phys. Rev. Lett. 127(2)1, 218101 (2021).
  29. V.Yu. Bairamukov, M.V. Filatov, R.A. Kovalev, N.D. Fedorova, R.A. Pantina, A.V. Ankudinov, E.G. Iashina, S.V. Grigoriev, and E.Yu. Varfolomeeva, Biochim. Biophys. Acta Gen. Subj. 1866(12), 130234 (2022).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».