- Код статьи
- 10.31857/S0044451023030148-1
- DOI
- 10.31857/S0044451023030148
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 163 / Номер выпуска 3
- Страницы
- 428-438
- Аннотация
- Хроматин, состоящий из метровой нити ДНК и сопутствующих белков, плотно, но без запутывания упакован в ядре биологической клетки. При этом существует гипотеза, подтверждаемая экспериментами с использованием технологии захвата конформации хроматина [1], что кривые, плотно заполняющие пространство (кривая Пеано или кривая Гильберта), являются хорошей теоретической моделью для описания укладки хроматина в ядре. Однако эксперименты по малоугловому рассеянию нейтронов демонстрируют бифрактальную организацию хроматина в интерфазном ядре, показывая наличие логарифмического фрактала на б´ольших масштабах и объемного фрактала - на меньших [2]. В работе с помощью метода численного фурье-анализа в двумерном пространстве смоделирован процесс рассеяния нейтронов и представлена модель единого бифрактального объекта. Показано, что в численных экспериментах по рассеянию излучения в двумерном пространстве массовые и логарифмические фракталы существенно отличаются от кривых, заполняющих пространство, и от нефрактальных объектов. Так, длялогарифмического фрактала с размерностью Хаусдорфа 2 интенсивность рассеяния уменьшается с ростом координаты Фурье q по степенному закону q-2. Для кривых, заполняющих двумерное пространство, интенсивность убывает по степенному закону q-3, как и для нефрактальных объектов с резкой границей на плоскости. Таким образом, во-первых, показана недостаточность модели кривых, заполняющихпространство, для описания укладки хроматина в ядре биологической клетки, во-вторых, предложена модель единого бифрактального объекта, соединяющего в себе логарифмический и массовый фракталы на различных масштабах, и, в-третьих, предложена модель укладки хроматина, способная описать данные экспериментов как по малоугловому рассеянию нейтронов, так и с использованием технологии захвата конформации хроматина.
- Ключевые слова
- Дата публикации
- 15.03.2023
- Год выхода
- 2023
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 35
Библиография
- 1. E. Lieberman-Aiden, N. L. van Berkum, L. Williams, M. Imakaev, T.Ragoczy, A.Telling, I.Amit, B.R. Lajoie, P. J. Sabo, M. O. Dorschner, R. Sandstrom, B. Bernstein, M.A. Bender, M.K.Groudine, A.Gnirke, J. Stamatoyannopoulos, L.A. Mirny, E. S. Lander, and J. Dekker, Science 326, 289 (2009).
- 2. Е. Г. Яшина, С. В. Григорьев, ЖЭТФ 156, 540 (2019).
- 3. B. Mandelbrot, The Fractal Geometry of Nature, Freeman, New York (1983).
- 4. H.О. Peitgen and P.H. Richter, The Beauty of Fractals, Springer, Berlin (1986).
- 5. L. S. Liebovitch, Fractals and Chaos Simplified for the Life Sciences, Oxford University Press, New York (1998).
- 6. I.C. Andronache, H. Ahammer, H.F. Jelineck, D. Peptenatu, Ana-M. Ciobotaru, C.C. Draghici, R.D. Pintilii, A.G. Simion, and C. Teodorescu, Chaos, Solitons and Fractals 91, 310 (2016).
- 7. D.V. Lebedev, M.V. Filatov, A. I. Kuklin, A.K. Islamov, E. Kentzinger, R.A. Pantina, B. P. Toperverg, and V.V. Isaev-Ivanov, FEBS Lett. 579, 1465 (2005).
- 8. 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, 012411 (2017).
- 9. 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).
- 10. 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).
- 11. 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).
- 12. 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).
- 13. A.Yu. Grosberg, S.K. Nechaev, and E. I. Shakhnovich, J. Phys. France 49, 2095 (1988).
- 14. A. Grosberg, Y. Rabin, S. Havlin, and A. Neer, Europhys.Lett. 23, 373 (1993).
- 15. Н.Р. Батуллин, В.С. Фишман, А.А. Хабарова, М.Ю. Помазной, Т.А.Шнайдер, Д.А. Афонников, О.Л. Серов, Вавиловский журнал генетики и селекции 18 (2), 338 (2014).
- 16. A. Zlotina, A. Maslova, N. Kosyakova, A.B.H. Al-Rikabi, T. Liehr, and A. Krasikova, Chromosome Res. 27, 253 (2019).
- 17. L.A. Mirny, Chromosome Res. 19, 37 (2011).
- 18. J.D. Halverson, W.B. Lee, G. S. Grest, A.Y. Grosberg, and K. Kremer, J.Chem.Phys. 134, 204904 (2011).
- 19. J.D.Halverson, J. Smrek, K.Kremer, and A.Y.Grosberg, Rep.Prog. Phys. 77, 022601 (2014).
- 20. M.V. Imakaev, K.M. Tchourine, S.K. Nechaev, and L.A. Mirny, Soft Matter 11, 665 (2015).
- 21. Е. Г. Яшина, С. В. Григорьев, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 9, 5 (2017).
- 22. J.O. Indekeu and G. Fleerackers, Physica A 261, 294 (1998).
- 23. J. P. Richter and R.C. Bell, The Notebooks of Leonardo da Vinci, Dover, New York (1970).
- 24. J. E. Martin and A. J. Hurd, J.App.Crystallogr. 20 (2), 61 (1987).
- 25. J. Teixeira, J.App.Crystallogr. 21, 781 (1988).
- 26. D. I. Svergun, M.H. J. Koch, P.A. Timmins, and R.P. May, Small Angle X-ray and Neutron Scattering from Solutions of Biological Macromolecules, Oxford University Press, Oxford (2013).
- 27. T. Ficker, A. Len, and P. Nemec, J. Phys.D: Appl. Phys. 40, 4055 (2007).
- 28. П.М. Пустовойт, Е. Г. Яшина, К.А. Пшеничный, С. В. Григорьев, Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 12, 3 (2020).
- 29. Дж. Гудмен, Введение в фурье-оптику, Мир, Москва (1970).
- 30. А.Н. Матвеев, Оптика, Высшая школа, Москва (1985).
- 31. А.А. Зинчик, Я.Б. Музыченко, А.В. Смирнов, С.К. Стафеев, Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО 60 (2), 17 (2009).
- 32. https://github.com/tre3k/fractal
