Topologia obwodu
Topologia obwodu złożonego liniowego polimeru odnosi się do rozmieszczenia jego styków wewnątrzcząsteczkowych. Przykładami polimerów liniowych z kontaktami wewnątrzcząsteczkowymi są kwasy nukleinowe i białka . Białka fałdują się poprzez tworzenie kontaktów o różnym charakterze, w tym wiązań wodorowych, wiązań dwusiarczkowych i interakcji beta-beta. Kontakty w genomie są ustalane przez mostki białkowe, w tym CTCF i kohezyny , i są mierzone za pomocą technologii, w tym Hi-C . Topologia obwodów kategoryzuje topologiczne rozmieszczenie tych fizycznych styków, które są określane jako twarde styki. Ponadto łańcuchy mogą się składać poprzez wiązanie (lub tworzenie „miękkich” styków). Topologia obwodów wykorzystuje podobny język do kategoryzowania zarówno „miękkich”, jak i „twardych” styków i zapewnia pełny opis złożonego łańcucha liniowego.
Prostym przykładem złożonego łańcucha jest łańcuch z dwoma twardymi stykami. Dla łańcucha z dwoma stykami binarnymi dostępne są trzy układy: równoległy (P), szeregowy (S) i skrzyżowany (X). W przypadku łańcucha z n stykami topologię można opisać macierzą n na n, w której każdy element ilustruje relację między parą styków i może przyjąć jeden z trzech stanów: P, S i X. Wielowartościowe styki można również skategoryzowane w całości lub poprzez dekompozycję na kilka kontaktów binarnych. Podobnie topologia obwodów pozwala na klasyfikację układów parami skrzyżowań i splotów łańcuchów, zapewniając w ten sposób pełny trójwymiarowy opis złożonych łańcuchów. Ponadto można zastosować operacje topologii obwodów do miękkich i twardych styków, aby wygenerować złożone fałdy.
Topologia obwodów ma implikacje dla kinetyki składania i ewolucji molekularnej i została zastosowana do konstruowania polimerów, w tym molekularnego origami. Topologia obwodów wraz z kolejnością i rozmiarem styków są determinantami szybkości fałdowania polimerów liniowych.
Dalsza lektura
- B. Scalvini i in., Analiza topologii obwodów genomu komórkowego ujawnia motywy sygnatur, heterogeniczność konformacyjną i skalowanie. iNauka (2022). połączyć
- B. Scalvini i in., Topologiczne zasady fałdowania białek. PCCP (2021). połączyć
- A. Golovnev i el., Uogólniona topologia obwodu złożonych łańcuchów liniowych. iNauka (2020). połączyć
- M. Heidari i in., Analiza topologii obwodów reakcji fałdowania polimerów. Link do ACS Central Science (2020).