童話般的金發姑娘知道有關粥的事情。它需要恰到好處 - 既不太熱也不太冷。與家具相同 - 既不太硬也不太軟。在不同的背景下，加州大學圣地亞哥分校的科學家對DNA有所了解。他們知道我們遺傳密碼的鏈條，如果擴展，將測量兩米，或大約六英尺。他們還知道，股線折疊成細胞核并在細胞核內移動，大小約為百分之一毫米。但是他們不知道這種情況如何以及發生在什么狀態，所以他們決定檢查。

靈感來自相變和聚合物物理學的思想，加州大學圣地亞哥分校物理和生物科學部的研究人員專門確定了活細胞核內DNA的組織。他們最近在Nature Communications上發表的研究結果表明，基因組DNA的相態“恰到好處” - 凝膠與溶膠之間的相界，凝固 - 液相轉變。

想想布丁，奶油布丁甚至是粥。這些美味的一致性必須恰到好處才能獲得理想的享受。正如科學家所說，正如“溶膠 - 凝膠”相變一樣，似乎恰好可以解釋基因組相互作用的時間，這種相互作用決定了基因表達和體細胞重組。

“這一發現指出了染色體組織的一般物理原理，這對生物學中的許多關鍵過程具有重要意義，從抗體生產到組織分化，”加州大學圣地亞哥分校物理系理論生物物理學家和教授Olga Dudko說。他與同事，分子生物學部的著名教授Cornelis Murre合作進行了這項研究。

與Dudko的前研究生Yaojun Zhang(現為普林斯頓的博士后研究員)和Murre的博士后學者Nimish Khanna一起，該團隊收集并分析了來自小鼠的活哺乳動物B細胞內DNA運動的數據，以了解遠程基因組相互作用如何產生多樣化的池適應性免疫系統的抗體。

在諸如嚙齒動物和人類的哺乳動物中，免疫球蛋白基因區段以可變(V)，多樣性(D)和連接(J)區段的組排列。這些V，D和J區段通過體細胞重組過程隨機組合。這發生在抗原接觸之前和免疫系統的淋巴組織或骨髓中的B細胞發育期間。這些隨機遺傳相互作用導致多種蛋白質編碼與激活淋巴細胞的抗原相匹配。

科學家研究了V和DJ基因片段之間的各種相互作用。雖然這些相互作用究竟是如何發生的，但加州大學圣地亞哥分校的研究人員制定了一項追蹤B淋巴細胞V和DJ運動的策略。他們發現V和DJ片段被困在僅允許局部運動的配置中 - 換句話說，如果它們最初關閉則片段在空間上保持近端，或者如果它們最初在空間上遠離則它們保持分離。研究人員還在一小部分細胞中觀察到V和DJ運動的突然變化，這可能是由染色質的時間變化引起的。

通過比較實驗數據和模擬數據，科學家們得出結論，受限運動是由交聯染色質鏈網絡或DNA鏈之間的橋網構成的，這些橋是凝膠相的特征。然而，這些交聯的量“恰到好處”以使DNA靠近溶膠相 - 描述未交聯鏈解決方案的液相。

這種模式向科學家們表明，基因組DNA存在一定的組織原理 - 接近溶膠 - 凝膠相變 - 這解釋了基因組如何同時在細胞核內具有穩定性和反應性。

這些結果表明細胞核內DNA的包裝模式對細胞的命運有影響 - 無論它是活細胞還是病細胞。

“我們擁有來自物理 - 抽象原理和數學方程的嚴謹理論。我們在生物學方面進行了最先進的實驗 - 創新跟蹤活哺乳動物細胞核中的基因片段，”張說。“當兩個方面連貫地融合成一個故事時，我真的感到驚訝和興奮，物理不僅僅是描述基因片段動態的工具，而且有助于確定基因組的物理狀態，并進一步闡明影響該狀態的物理性質對其生物學功能的影響。“