Okiem matematyka: jak upakować chromosomy, żeby się nie poplątały?

Nasz genom składa się z około 6 miliardów pojedynczych nukleotydów i ta informacja (pochodząca od obojga rodziców) opisuje wszystkie nasze cechy dziedziczne. To wie dziś prawie każdy, ale nie każdy zastanawia się jak ta informacja jest przechowywana w naszych komórkach. Kiedy uświadomimy sobie, że te 6 miliardów znaków mieści się na małej pamięci USB, to myślimy, że to zminiaturyzowany zapis. Jednak biologicznie, te 2 metry DNA są upakowane w każdej z dziesiątek bilionów naszych komórek, podczas gdy bilion pamięci USB ważyłby ponad milion ton! Dodatkowo, chromosomy te nie mogą być powrzucane do jąder komórkowych losowo, bo mogłyby poplątać się podczas ich kopiowania przy podziale komórki. Co więcej, każda komórka podczas swojego życia musi „uruchamiać” produkcję RNA z tysięcy genów, a więc fizycznie „odszukać” te miejsca w odpowiednich momentach. Jak zrealizować strukturę 3D chromosomów, która zapewni te wszystkie cechy naraz? Zrozumienie i opisanie tych skomplikowanych struktur to ogromne zadanie badawcze stojące przed nauką, ale na tym wykładzie zajmiemy się obliczeniowymi aspektami tego problemu. Między innymi odpowiemy na pytania: Jak opisać strukturę chromosomów składających się z miliardów części. Czy możemy rozróżnić struktury od siebie? Czy każda komórka ma chromosomy ułożone tak samo? Czy możemy obliczyć postać struktury, której nie widać nawet pod mikroskopem elektronowym?