Genreglering är beroende av komplexa strukturella arrangemang och processer på molekylär nivå. En av dem, kallad 'kromatin loop extrudering', påfallande påminner om snabbsnörningssystemet för några spårskor:när spännet trycks nedåt, en större slinga extruderas på toppen. Det är här transkriptionen sker.

De senaste framstegen inom området genomstruktur har identifierat att kohesin - ett proteinkomplex som bildar ett par molekylära armband, eller handbojor - spelar spännen. Genom att binda tätt till kromatinfibrerna, cohesin fångar initialt små DNA -slingor. Dessa öglor växer när kohesinhandbojorna glider längs fibrerna.

"Cohesin är en central del av genregleringspusslet, "säger SIB -gruppledaren Andrzej Stasiak." Det pågår en het debatt om vad som utlöser rörelsen av detta proteinkomplex längs kromatinet. "

Cohesin är känt för att spela flera nyckelroller i kromosomstrukturen. Och, verkligen, om något skulle gå fel med cohesin, allvarliga utvecklingsanomalier eller cancerformer kan uppstå.

Supercoiling som motor för kromatinslingsträngsprutning

Andrzej Stasiaks DNA- och kromosommodelleringsgrupp på SIB satte sig för att förstå karaktären hos motorn som driver kohesin längs fibrerna.

En av deras tips kom från ett växande antal studier som visar att transkription inducerar en axiell rotation av transkriberat DNA. Detta är i sin tur känt att leda till att kromatinslingor lindas runt sig själva, liknande det som visas i figur 1 för skosnören.

Så teamet simulerade vad som händer när transkriptionsinducerad supercoiling genereras i små kromatinslingor flankerade av cohesin-handfängsel.

"Vi observerade att supercoiling började ackumuleras i kromatindelen flankerad av kohesinhandbojorna, säger Stasiak, "och, till vår förvåning, att supercoiling fysiskt pressade cohesin handbojor längs omfamnade kromatinfibrer, så att kromatinslingan de grep aktivt växte, exakt som krävs för att bilda TAD. "

Denna modellstudie etablerar grunden för en ny kemo-mekanisk process för transduktion som verkar i kromosomer, och forma dem till strukturer som krävs för optimal reglering av genuttryck.

Kromosomer ändrar cykliskt form under cellcykeln. Under gränssnittet, vilket är när transkription sker, de är i en kondenserad form och ser ut som mikroskopiska ullbollar. Inom dessa ullbollar, kromatinfibrerna måste förvärva en särskild struktur för att transkription ska kunna äga rum:gener måste placeras i fysisk närhet till deras reglerande element. Detta görs inom vissa regioner, känd som topologiskt associerade domäner, eller TAD. Bildandet av TAD antas börja med uppkomsten av växande öglor i fibern. Detta fenomen, känd som kromatinslingsträngsprutning, betraktas fortfarande som ett mekanistiskt pussel.