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Influence of Nucleoid-Associated Proteins on DNA Supercoiling.
The Journal of Physical Chemistry B ( IF 2.8 ) Pub Date : 2019-11-22 , DOI: 10.1021/acs.jpcb.9b07436 Katelyn Dahlke 1 , Charles E Sing 1
The Journal of Physical Chemistry B ( IF 2.8 ) Pub Date : 2019-11-22 , DOI: 10.1021/acs.jpcb.9b07436 Katelyn Dahlke 1 , Charles E Sing 1
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DNA supercoiling, where the DNA strand forms a writhe to relieve torsional stress, plays a vital role in packaging the genetic material in cells. Experiment, simulation, and theory have all demonstrated how supercoiling emerges due to the over- or underwinding of the DNA strand. Nucleoid-associated proteins (NAPs) help structure DNA in prokaryotes, yet the role that they play in the supercoiling process has not been as thoroughly investigated. We develop a coarse-grained simulation to model DNA supercoiling in the presence of proteins, providing a rigorous physical understanding of how NAPs affect supercoiling behavior. Specifically, we demonstrate how the force and torque necessary to form supercoils are affected by the presence of NAPs. NAPs that bend DNA stabilize the supercoil, thus shifting the transition between extended and supercoiled DNAs. We develop a theory to explain how NAP binding affects DNA supercoiling. This provides insight into how NAPs modulate DNA compaction via a combination of supercoiling and local protein-dependent deformations.
中文翻译：
核素相关蛋白对DNA超螺旋的影响。
DNA超螺旋（DNA链形成扭曲以减轻扭转应力）在将遗传物质包装到细胞中起着至关重要的作用。实验，模拟和理论都证明了由于DNA链的过度缠绕或缠绕不足，超螺旋是如何出现的。核仁相关蛋白（NAP）有助于原核生物中DNA的结构，但尚未充分研究它们在超螺旋过程中所起的作用。我们开发了一种粗粒度的模拟来模拟蛋白质存在下的DNA超螺旋，从而提供了对NAP如何影响超螺旋行为的严格物理理解。具体来说，我们证明了形成超螺旋所需的力和扭矩如何受到NAP的存在的影响。使DNA弯曲的NAP可以稳定超螺旋，从而改变延伸的DNA和超螺旋的DNA之间的过渡。我们开发了一种理论来解释NAP结合如何影响DNA超螺旋。这提供了有关NAP如何通过超螺旋和局部蛋白质依赖性变形的组合调节DNA紧缩的见解。
更新日期：2019-11-28
中文翻译：
核素相关蛋白对DNA超螺旋的影响。
DNA超螺旋（DNA链形成扭曲以减轻扭转应力）在将遗传物质包装到细胞中起着至关重要的作用。实验，模拟和理论都证明了由于DNA链的过度缠绕或缠绕不足，超螺旋是如何出现的。核仁相关蛋白（NAP）有助于原核生物中DNA的结构，但尚未充分研究它们在超螺旋过程中所起的作用。我们开发了一种粗粒度的模拟来模拟蛋白质存在下的DNA超螺旋，从而提供了对NAP如何影响超螺旋行为的严格物理理解。具体来说，我们证明了形成超螺旋所需的力和扭矩如何受到NAP的存在的影响。使DNA弯曲的NAP可以稳定超螺旋，从而改变延伸的DNA和超螺旋的DNA之间的过渡。我们开发了一种理论来解释NAP结合如何影响DNA超螺旋。这提供了有关NAP如何通过超螺旋和局部蛋白质依赖性变形的组合调节DNA紧缩的见解。
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