核小体动力学跨层次多尺度模拟

在细胞核中，DNA经过四层压缩形成染色体，其基本结构是核小体，它可根据生命过程的需要随时折叠和展开。作为遗传信息的负载者，DNA不能单独在生命活动中起作用，它必须借助蛋白质的参与和调节来完成复制和转录过程，实现基因信息的表达。基于这一需要，对于DNA-组蛋白复合体即核小体的动力学研究已经成为开启生命奥秘的一把钥匙，是目前最具有挑战性的课题之一。从DNA到染色体的结构变化，跨越不同层次多个尺度，本项目将在国内外现有单一层次单一尺度核小体研究成果的基础上，解决核小体跨层次多尺度动力学问题；将环境因素对核小体形成和压缩结构的影响转化为双电层特征厚度的变化，结合DNA非均匀电荷分布和可变柔性连接理论，不仅能够定量表征核小体动力学变化过程，而且能够解决多个参数同时变化的跨层次多尺度耦合问题。本项目的研究将为生物微纳流控芯片设计提供技术指导，在基因工程和蛋白质工程等生物计算领域也具有普遍的科学意义。