Organisation der menschlichen Gene, die von der Koordination von Replikation und Transkription angetrieben wird

In dieser Arbeit untersuchten wir eine großflächige Organisation der menschlichen Gene in Bezug auf potenzielle Replikationsursprünge. Wir entwickelten eine geeignete multiskalige Methode zur Analyse des nukleotidlichen Kompositionsskews entlang des Genoms und fanden heraus, dass in mehr als einem Viertel des Genoms das Skew-Profil charakteristische Muster aufweist, die aus Abfolgen von N-förmigen Strukturen bestehen, die hier als N-Domänen bezeichnet werden und von potenziellen Replikationsursprüngen begrenzt sind. Unsere Analyse aktueller experimenteller Zeitdaten bestätigte, dass in einer Reihe von Fällen die Domänengrenzen mit den Replikationsinitiierungszonen übereinstimmen, die in der frühen S-Phase aktiv sind, während die zentralen Bereiche in der späten S-Phase repliziert werden. Rund um die potenziellen Ursprünge sind Gene reichlich vorhanden und breit exprimiert, und ihre Transkription ist mit dem Fortschritt der Replikationsgabel ko-orientiert. Diese Merkmale schwächen sich progressiv mit der Distanz von den potenziellen Replikationsursprüngen ab. Im Zentrum der Domänen sind Gene selten und in wenigen Geweben exprimiert. Wir schlagen vor, dass diese spezifische Organisation aus den Einschränkungen resultieren könnte, die sich aus der Anpassung der Replikations- und Transkriptionsinitiierungsprozesse auf Chromatin-Ebene ergeben und Kopplungen zwischen den beiden Maschinen vermeiden. Unsere Ergebnisse bieten ein neues Modell der Genorganisation im menschlichen Genom, das Transkription, Replikation und Chromatinstruktur als koordinierte Determinanten der Genomarchitektur integriert.