Ułatwienia dostępu

Seminarium z Fizyki Biologicznej i Bioinformatyki

Seminarium z Fizyki Biologicznej i Bioinformatyki Online

Loop Extrusion Model (LEM) at the large scale: training Artificial Intelligence (AI) to understand the link between sequence, structure, and function of human genome

28-06-2023 15:00 - 16:00
Miejsce
Zoom - Instytut Fizyki PAN, Warszawa
E-mail
Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.
Speaker
prof. dr hab. Dariusz Plewczynski
Affiliation
Wydział Matematyki i Nauk Informacyjnych, Politechnika Warszawska; Centrum Nowych Technologii, Uniwersytet Warszawski

Loop extrusion is a model that aims to describe the process by which chromatin loops are formed and maintained within the three-dimensional (3D) structure of the genome. This model is particularly relevant for understanding the organization and function of Topologically Associating Domains (TADs), which are self-interacting genomic regions that have been implicated in gene regulation, chromatin organization, and other nuclear processes. The loop extrusion model provides a theoretical framework to explain how chromatin loops are dynamically formed, stabilized, and disassembled, as well as the role of key protein factors such as cohesin and CTCF in this process.

According to the loop extrusion model, chromatin loops are generated by he action of a molecular complex called the extrusion complex, composed of the ring-shaped cohesin protein and other associated factors. The extrusion complex is loaded onto the chromatin fiber and starts to extrude the chromatin by translocating along the DNA, progressively enlarging the loop. As the extrusion complex moves, it brings together distant genomic regions, thereby facilitating their spatial proximity and interactions.

The loop extrusion process continues until the extrusion complex ncounters a boundary element, often formed by the binding of the CCCTC-binding factor (CTCF) protein to specific DNA sequences. CTCF acts as a barrier or insulator, preventing the extrusion complex from progressing further and defining the borders of TADs. This leads to the formation of stable chromatin loops, which can bring together regulatory elements such as enhancers and promoters, thus influencing gene expression.

Loop extrusion modeling has several important implications for our understanding of genome organization and function:

  1. Formation and stabilization of TADs: The loop extrusion model provides a mechanistic explanation for the formation and stabilization of TADs, which are essential for maintaining proper chromatin organization and
    ensuring accurate gene regulation.
  2. Dynamic nature of chromatin loops: Loop extrusion emphasizes the dynamic nature of chromatin loop formation and disassembly, which is crucial for understanding how the 3D genome structure adapts to different cellular contexts and changes during development.
  3. Role of cohesin and CTCF: The model highlights the critical role of cohesin and CTCF proteins in shaping the 3D genome structure by mediating loop extrusion and defining TAD boundaries, respectively.
  4. Implications for gene regulation: Loop extrusion can bring together distant genomic regions, such as enhancers and promoters, facilitating their interaction and potentially influencing gene expression.
  5. Relevance for disease: Disruptions in the loop extrusion process or the factors involved may contribute to various diseases, including developmental disorders and cancer, by affecting chromatin organization and gene regulation.
  6. Artificial Intelligence: our comprehensive approach combining machine learning models, polymer biophysical simulations, and experimental 3D genomics methods provides a powerful tool for studying human genome topology at the single chromatin loop scale. It has enabled us to gain new insights into the relationship between DNA sequence, structure, and function, with important implications for understanding disease development and potential therapeutic interventions.

In summary, loop extrusion modeling provides a comprehensive framework for understanding the formation and maintenance of chromatin loops and their role in the 3D organization of the genome. This model has important implications for gene regulation, genome function, and the molecular basis of various diseases.

 
 

Lista terminów (Strona szczegółów wydarzenia)

  • 28-06-2023 15:00 - 16:00
Zapamiętaj ustawienia
Ustawienia plików cookies
Do działania oraz analizy naszej strony używamy plików cookies i podobnych technologii. Pomagają nam także zrozumieć w jaki sposób korzystasz z treści i funkcji witryny. Dzięki temu możemy nadal ulepszać i personalizować korzystanie z naszego serwisu. Zapewniamy, że Twoje dane są u nas bezpieczne. Nie przekazujemy ich firmom trzecim. Potwierdzając tę wiadomość akceptujesz naszą Politykę plików cookies.
Zaznacz wszystkie zgody
Odrzuć wszystko
Przeczytaj więcej
Essential
Te pliki cookie są potrzebne do prawidłowego działania witryny. Nie możesz ich wyłączyć.
Niezbędne pliki cookies
Te pliki cookie są konieczne do prawidłowego działania serwisu dlatego też nie można ich wyłączyć z tego poziomu, korzystanie z tych plików nie wiąże się z przetwarzaniem danych osobowych. W ustawieniach przeglądarki możliwe jest ich wyłączenie co może jednak zakłócić prawidłowe działanie serwisu.
Akceptuję
Analityczne pliki cookies
Te pliki cookie mają na celu w szczególności uzyskanie przez administratora serwisu wiedzy na temat statystyk dotyczących ruchu na stronie i źródła odwiedzin. Zazwyczaj zbieranie tych danych odbywa się anonimowo.
Google Analytics
Akceptuję
Odrzucam