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Universitat de Barcelona

1. Walther, Jürgen. Revealing DNA dynamics from atomistic to genomic level by multiscale computational approaches.

Degree: Departament de Física de la Matèria Condensada, 2019, Universitat de Barcelona

El estudio del ADN desde la escala atómica a la mesoscópica y la conexión entre dichos niveles de resolución constituye uno de los desafíos mayores del nuevo milenio. Desde el inicio del siglo XX, diversos experimentos han permitido elucidar la estructura del nucleosoma a escala atómica, y por otro lado capturar los contactos entre segmentos del genoma cuyas secuencias se encuentran muy alejadas. En paralelo, el desarrollo teórico de campos de fuerza para la simulación de sistemas atomísticos de ácidos nucleicos logró su primera madurez con la publicación de parmbsc0 en 2007, al tiempo que empezaron a salir publicados los primeros modelos de grano grueso para representar fibras de nucleosomas. La primera década del presente milenio termina con uno de los experimentos más destactados a la hora de visualizar el genoma completo: Hi-C. Actualmente, a casi 10 años del advenimiento del Hi-C, la estructura del núcleo celular sigue siendo un campo muy activo. Es ahora el momento justo para cosechar de los frutos plantados por los pioneros una década atrás y trabajar en la conexión entre los diferentes niveles de resolución logrando una imagen completa y global del ADN en el núcleo celular desde los electrones hasta los cromosomas. En este trabajo, usamos una aproximación computacional para integrar los diferentes niveles de resolución, desde simulaciones atomísticas de Dinámica Molecular hasta el modelado de fibras de cromatina. Desarrollamos un campo de fuerza atomístico (parmbsc1) que reproduce de forma exacta la dinámica del ADN, basado en cálculos de mecánica cuántica. Gracias a la exactitud de parmbsc1, los efectos estructurales secuencia-dependientes a nivel atómico fueron capturados y usados como parámetros para desarrollar un nuevo modelo helicoidal de grano grueso que ha mostrado una exactitud similar con un coste computacional mucho menor. En el modelo de fibra de cromatina, el modelo de grano grueso mencionado anteriormente es usado para simular el comportamiento del ADN “linker” (libre) entre los nucleosomas que son representados de forma simple pero que permiten estudiar fibras a la escala de kilobases con un modelo basado en la mecánica cuántica. Sumado a lo anterior, y para hacer nuestros modelos y herramientas disponibles y accesibles de acuerdo a los estándares actuales, los modelos y métodos desarrollados en esta tesis se distribuyen de forma libre como una versión “stand-alone” o integrado en una plataforma de investigación online. Advisors/Committee Members: [email protected] (authoremail), false (authoremailshow), Orozco López, Modesto (director), Franzese, Giancarlo (tutor).

Subjects/Keywords: ADN; DNA; Cromatina; Chromatin; Modelització multiescala; Modelos multiescala; Multiscale modeling; Ciències Experimentals i Matemàtiques; 538.9

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APA (6th Edition):

Walther, J. (2019). Revealing DNA dynamics from atomistic to genomic level by multiscale computational approaches. (Thesis). Universitat de Barcelona. Retrieved from http://hdl.handle.net/10803/667845

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Chicago Manual of Style (16th Edition):

Walther, Jürgen. “Revealing DNA dynamics from atomistic to genomic level by multiscale computational approaches.” 2019. Thesis, Universitat de Barcelona. Accessed December 08, 2019. http://hdl.handle.net/10803/667845.

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MLA Handbook (7th Edition):

Walther, Jürgen. “Revealing DNA dynamics from atomistic to genomic level by multiscale computational approaches.” 2019. Web. 08 Dec 2019.

Vancouver:

Walther J. Revealing DNA dynamics from atomistic to genomic level by multiscale computational approaches. [Internet] [Thesis]. Universitat de Barcelona; 2019. [cited 2019 Dec 08]. Available from: http://hdl.handle.net/10803/667845.

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Council of Science Editors:

Walther J. Revealing DNA dynamics from atomistic to genomic level by multiscale computational approaches. [Thesis]. Universitat de Barcelona; 2019. Available from: http://hdl.handle.net/10803/667845

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Not specified: Masters Thesis or Doctoral Dissertation

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