Отзыв официального оппонента 1 (Статистическая теория структуры хроматина)

New York UniversityA private university in the public serviceCenter for Soft Matter ResearchDepartment of Physics726 BroadwayNew York, NY 10003-6621USAAlexander Y. GrosbergProfessor of Physics and MathematicsOffice: Physics 881Telephone: (212) 992-9574Electronic Mail: ayg1@nyu.edu11 сентября 2017 г.Академик А.Р.ХохловПредседатель СоветаКафедра физики полимеров и кристалловФизический факультет МГУЛенинские ГорыМосква 119991РоссияОТЗЫВо диссертации Л.И.Назарова “Статистическая теория структуры хроматина” насоискание ученой степени кандидата физико-математических наук.Хроматин, генетическое вещество клетки, представляет собой очень длинную итонкую нить на основе ДНК в комплексе с большим количеством разных белков.Хроматин – один из самых интересных объектов биологического примененияфизики вообще и физики полимеров в особенности.

Этой области посвященыдесятки, если не сотни, работ за последние несколько лет. Статьи с участиемсоискателя составляют заметный вклад в это направление. Тем самым предметработы следует считать в высшей степени актуальным.Диссертация состоит из 5 глав, в нее вошли результаты, опубликованные в 4статьях. Структура диссертации традиционная.Первая глава представляет собой обзор литературы. Так как работа существенноопирается как на биофизические данные и идеи, так и на концепции физики полимеров, так и на метод Броуновской динамики для компьютерного моделирования, то в обзор включены все три эти столь различные области. Автор продемонстрировал хорошее знакомство с экспериментальной литературой по хроматину,достаточное понимание физики полимеров и компьютерных методов.Остальные 4 главы находятся во взаимно однозначном соответствии с опубликованными статьями, хотя расположены в логическом, а не хронологическомпорядке.Вторая глава соответствует статье в Soft Matter 2015 года.

Главная идея этой работы – соединить модель самоподобного иерархического складывания цепочки сCenter for Soft Matter Researchс. 2замороженной гетерогенностью ее первичной последовательности. При определенных, не слишком ограничительных условиях, как показал автор работы, такая схема воспроизводит некоторые черты контактных матриц хроматина. Этоновый результат. Вопрос, на который хотелось бы теперь ответить – как соотносятся эти результаты с моделью “выдавливания (экструзии) петель”, которойдаже еще не существовало, когда эта работа выполнялась.Третья глава представляет собой расширенную версию статьи опубликованной вArXiv в 2016 году.

Эта работа имеет в большей степени вычислительную направленность. Автор обсуждает как компьютерные алгоритмы построения иерархических полимерных конформаций, так и способы извлечения информации о таких конформациях из экспериментальных матриц контактов. Это полезные результаты. Для меня осталось не вполне ясным соотношение подходов к генерациив первой части этой главы с недавними работами A.Rosa и R.Everaers на эту жетему.Четвертая глава показалась мне самой интересной с точки зрения физики. Онапосвящена диффузионной динамике фрактально сложенной полимерной цепочки и соответствует статье 2015 года в Physical Review Letters. Главная идея этойработы – установить связь фрактальной размерности полимерной цепи (т.е.

статического свойства) с Раузовской динамикой этой цепи (т.е. динамического свойства). Применение Раузовской динамики, т.е. пренебрежение гидродинамическими взаимодействиями, видимо, может быть оправдано для этой плотной системы, хотя мне бы хотелось видеть более подробное обсуждение этого вопроса.Используя простой элегантный аргумент, автор показывает, что диффузионныйдинамический показатель α (определяющий средне-квадратичное смещение мо2номера за время t согласно ⟨r2 (t)⟩ ∼ tα ) оказывается равен α = 2+d. Кроме того,fчто эта формула правильно воспроизводит известный результат для обычногоГауссова клубка (df = 2 и α = 1/2), в применении к модели хроматина (df = 3и α = 2/5) она красиво согласуется с экспериментальными результатами Gariniо субдиффузии теломеров (концов хроматина, α ≈ 0.4). Это бесспорно красивый и новый результат.

Тем не менее, мне бы хотелось видеть более детальноеобоснование его применимости к хроматину. Дело в том, что сама по себе фрактальная размерность 3, насколько мы понимаем, поддерживается определеннымивзаимодействиями частей цепочки. Остается совершенно не объясненным, какимобразом можно пренебречь этими взаимодействиями при описании динамики.Пятая глава соответствует самой старой статье 2014 года, опубликованной в журнале Condensed Matter. Эта работа представляет собой красивое решение статистической задачи, в которой иерархическая структура появляется в результатесильно неравновесного процесса.

И модель, и ее исследование являются полностью новыми.Если говорить о диссертации в целом, то она оставила у меня приятное впечатление. Это хорошая работа. Пожалуй единственное общее замечание, которое яс. 3Center for Soft Matter Researchбы хотел сделать, касается названия.

Я приведу в качестве примера подчеркнутоскромные названия статей Эйнштейна в 1905 году: “К электродинамике движущихся тел”, “О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц, требуемом молекулярно-кинетической теорией теплоты”... Мне кажется, что названиедиссертации гораздо более амбициозно, чем ее содержание, даже неоправданноамбициозно.Тем не менее, несмотря на отмеченные недостатки, я cчитаю, что Л.Назаровпроявил хорошее знание предмета и хорошую квалификацию и представленнаядиссертация дает все основания присудить ему искомую степень.Резюмируя сказанное, я прихожу к следующим заключениям. Тема исследования о хроматине в высшей степени актуальна, как отмечено выше.

Выносимыена защиту научные положения обоснованы как проделанными аналитическимивычислениями, так и в некоторых случаях компьютерным моделированием. Выводы работы вполне достоверны и многие из них являются новыми, как отмеченовыше. Автореферат полностью отражает основное содержание и выводы работы.Диссертация полностью соответствует требованиям, предъявляемым к диссертациям на соискание ученой степени кандидата наук в “Положении о присуждении ученых степеней в Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова”. Л.И. Назаров заслуживает присвоения ученой степени кандидатафизико-математических наук по специальности 02.00.06 “высокомолекулярныесоединения”.Доктор физ.-мат.

наук,профессорА.Ю.Гросберг.