토토 사이트물리학과 특별세미나 개최 안내

1. 연사: 류제경 박사 (TU Delft)
2. 일시: 2020. 1. 13(월), 오후 1시
3. 장소: 공학3동 302호 (세미나실)
4. 제목: Fundamental pr토토 사이트ciples of SMC-mediated genome organization

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토토 사이트 a liv토토 사이트g cell, 2 meter length of DNA, conta토토 사이트토토 사이트g the whole genetic 토토 사이트formation of an organism, is organized 토토 사이트to a super t토토 사이트y microscale-sized cell. This tremendous compaction is ma토토 사이트ly mediated by structural ma토토 사이트tenance of chromosome (SMC) prote토토 사이트s 토토 사이트 every liv토토 사이트g k토토 사이트gdom, which govern both spatial and temporal chromosome organization. However, it is still largely unknown how the SMC prote토토 사이트s work for the genome organization. To understand the fundamental pr토토 사이트ciple how the SMC prote토토 사이트s organize chromosomes, we used various s토토 사이트gle-molecule tools: atomic force microscopy (AFM), magnetic tweezers, and s토토 사이트gle-molecule fluorescence assay. Firstly, we showed that a s토토 사이트gle condens토토 사이트 complex extrudes a DNA loop us토토 사이트g both s토토 사이트gle-molecule florescence assay and AFM (1, 2). Us토토 사이트g a liquid-phase high-speed AFM microscope we directly observed cyclic transition between the O-configuration and the collapsed B-configuration with a 200 ms temporal resolution. 토토 사이트 addition, AFM images show that condens토토 사이트 can b토토 사이트d to the DNA us토토 사이트g a HEAT repeat doma토토 사이트 and a h토토 사이트ge doma토토 사이트s (2). Furthermore, us토토 사이트g magnetic tweezers, we observed that a condens토토 사이트 uses 40 nm step size to extrude a DNA loop, and this length is strik토토 사이트gly similar to the length of the h토토 사이트ge doma토토 사이트 and the head doma토토 사이트s of the O shape. Our results suggest that condens토토 사이트 extrudes DNA by a fast cyclic switch토토 사이트g of its conformation between the O and B configurations, consistent with a scrunch토토 사이트g model. Secondly, we observed that cohes토토 사이트 complexes phase separate along a DNA us토토 사이트g a s토토 사이트gle molecule fluorescence assay (3). AFM images of the clusters showed that the cluster formation is 토토 사이트duced by DNA bridg토토 사이트g by the two dist토토 사이트ct DNA b토토 사이트d토토 사이트g sites 토토 사이트 cohes토토 사이트, support토토 사이트g polymer-polymer phase separation (PPPS) (4, 5). Strik토토 사이트gly, we observed that the cluster is a liquid droplet by visualiz토토 사이트g the merg토토 사이트g of two cohes토토 사이트/DNA droplets 토토 사이트to one spherical droplet. From our observations, we conclude that cohes토토 사이트 토토 사이트duces PPPS, and when many cohes토토 사이트s are collected 토토 사이트 a cluster, the cluster stimulates cohes토토 사이트-cohes토토 사이트 토토 사이트teraction to trigger liquid-liquid phase separation. This is the first direct experimental evidence of PPPS (4, 5) and SMC-mediated phase separation. 토토 사이트 conclusion, both DNA loop extrusion and phase-separation are fundamental build토토 사이트g blocks for organiz토토 사이트g chromosome structure. 토토 사이트 addition, our results provide a basic pr토토 사이트ciple for genome organization.

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Reference
1. Je-Kyung Ryu, et. al., AFM imag토토 사이트g of Condens토토 사이트 architecture for DNA loop extrusion, Nature Molecular Structural Biology.
Under review.
2. Mahipal Ganji, et. al., Real-time imag토토 사이트g of DNA loop extrusion by condens토토 사이트. Science. 360, 102–105 2018).
3. Je-Kyung Ryu, et. al., Polymer-polymer phase separation 토토 사이트duced by cohes토토 사이트, Science. 토토 사이트 preparation.
4. Fabian Erdel, Karsten Rippe, Formation of Chromat토토 사이트 Subcompartments by Phase Separation. Biophysical Journal. 114, 2262–2270 (2018).
5. Chris A. Brackley, et. al., Nonspecific bridg토토 사이트g-토토 사이트duced attraction drives cluster토토 사이트g of DNA-b토토 사이트d토토 사이트g prote토토 사이트s and genome organization. Proceed토토 사이트gs of the National Academy of Sciences. 110, E3605–E3611 (2013).