结构异质性与主动重塑的相互作用调控染色质凝聚体的组织与动力学

染色质是一种处于主动重塑中的聚合物体系，其组织结构源于平衡相互作用与 ATP 依赖过程之间的相互作用。近期的体外实验表明，核小体间距以及 ATP 依赖型重塑因子的活性会显著影响染色质凝聚体的性质。基于这些观察，我们构建了一套分层的粗粒化模型，系统剖析核小体间距、重塑因子介导的结合—解离动力学以及主动作用力的产生在调控凝聚体动力学中的作用。我们表明，核小体间距的异质性是决定凝聚体材料性质的关键因素。由规则间距纤维形成的凝聚体表现出更强的内部混合，而由无序间距组装的凝聚体则发展出显著的结构关联、更高程度的缠结以及受抑制的内部动力学。引入类似重塑因子的结合—解离非平衡动力学会驱动局部结构重组，从而导致凝聚体溶胀，并显著加快其内部弛豫。在由异质纤维构成的凝聚体中，间距与活性的差异会稳健地驱动空间分离，从而产生稳定的核—壳结构。值得注意的是，当偶极力与流体动力学相互作用耦合，并作为主动核小体易位的最简表征时，凝聚体表现出增强的质心运动。总之，我们的结果建立了一个具有预测能力的粗粒化框架，能够将结构异质性和主动过程与染色质样凝聚体所涌现出的组织、力学和输运性质进行定量关联。

染色质是一种处于主动重塑中的聚合物系统，其组织结构源于平衡相互作用与 ATP 依赖过程之间的相互作用。近期的体外实验表明，核小体间距和 ATP 依赖的重塑因子活性会显著影响染色质凝聚体的性质。本文在这些观察结果的指导下，构建了一套分层粗粒化模型，系统剖析核小体间距、重塑因子介导的结合—解离动力学以及主动产生的力在调控凝聚体动力学中的作用。我们证明，核小体间距的异质性是决定凝聚体材料性质的关键因素。由规则间距纤维形成的凝聚体表现出更强的内部混合，而由无序间距组装的凝聚体则发展出显著的结构关联、更高的缠结程度以及受抑制的内部动力学。引入类似重塑因子的结合—解离非平衡动力学会驱动局部结构重组，从而导致凝聚体膨胀并显著加速内部弛豫。在由异质纤维构成的凝聚体中，间距与活性的差异会稳定地驱动空间分离，形成稳定的核—壳结构。值得注意的是，当偶极力与流体动力学相互作用耦合，并作为主动核小体易位的最简表征时，凝聚体表现出增强的质心运动。综上，我们的结果建立了一个具有预测能力的粗粒化框架，能够定量揭示结构异质性和主动过程如何决定类染色质凝聚体的涌现组织、力学性质与输运行为。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.24.734404v1?rss=1

🏷️ 染色质凝聚体 核小体间距异质性 ATP依赖重塑 粗粒化建模 非平衡动力学 相分离