Protein-DNA dissociation kinetics and chromosome organization in a model bacterial confinement

Transkripsiyonel aktivasyon ve baskılama protein-DNA komplekslerinin geçici etkileşimine bağlıdır. Son çalışmalar bu etkileşimlerin yaşam sürelerinin de transkripsiyon süreci için hayati önem taşıdığını göstermektedir. Benzer olarak in vitro tek-molekül çalışmaları proteinlerin yığın derişimi kolaylaştırılmış ayrılma (FD) yoluyla arttıkça nükleoid-bağlı proteinlerin (NAP) DNA'dan hızla ayrıldığını göstermiştir. Bununla beraber söz konusu konsantrasyona bağlı mekanizmanın NAP seviyeleri ve 3D kromozom yapısının sıklıkla birbirine bağlı olduğu bakteri hücresinde fonksiyonel olup olmadığı bilinmemektedir. Bu çalışmada, spesifik ve spesifik olmayan dimerik NAP'ların yüksek moleküler ağırlıklı halkasal DNA molekülünden kopması, kapsamlı iri taneli moleküler simülasyonlar kullanılarak bakteriyel kromozomun hücre sınırlarını taklit eden çubuk biçimli bir yapı kullandık. Simülasyonlarımız fizyolojik olarak ilgili pik protein seviyelerinin çok sıkışık kromozom yapılarına sebep olduğunu göstermektedir. Bu tür çökmeler proteinlerin DNA'da kalma süresinin daha kısa olmasına sebep olsa da bu olay yalnızca DNA'ya spesifik olarak bağlanan inversiyon stimülasyon faktörü (Fis) gibi NAP'larda gerçekleşmektedir. Buna karşın nonspesifik NAP'ların kopma hızının protein miktarı arttıkça düşmesi ters bir FD yapısına işaret etmektedir. Sabitlenmiş kromozon modeliyle çalıştırılan simülasyonlar söz konusu ters cevabın DNA'nın segmental dalgalanmalarına bağlı olduğunu ve ılıman kromozom çökmesinin protein ayrılmasını hızlandırdığını göstermektedir. Genel anlamda sonuçlarımız DNA'ya bağlanan proteinlerin hücre içindeki sayılarının bu proteinlerin DNA'ya bağlı kalma süresi ve kromozom mimarisyle yakından ilişkili olduğunu göstermektedir.