拟南芥 PDS5A 介导的三维基因组染色质外排及 TAD 结构形成的调控机制

《The Plant Cell》：PDS5A restricts SYN4-dependent long-range chromatin contacts to shape TAD-like chromatin architecture in Arabidopsis

　　

摘要

在脊椎动物中，三维基因组的折叠，例如拓扑关联域（TADs）的形成，依赖于凝聚素介导的环状结构外排，但在植物中的调控机制尚未明确。通过Hi-C和Micro-C技术，我们发现拟南芥（Arabidopsis）的凝聚素调节因子PDS5A是染色质环状结构外排及类似TAD结构的关键调控因子。pds5a基因中的TAD样结构在不同组织和倍性水平上表现出高度一致性。遗传学证据表明，TAD样结构的形成需要植物凝聚素Kleisin SYN4的参与，并受到WAPL1/2的抑制，而PDS5A则是主要的凝聚素释放因子。生化实验显示，PDS5A能够独立于其Tudor结构介导的H3K4me1结合与其结合。Micro-C技术进一步确定了可访问的、高转录活性的启动子作为染色质环和条带的锚定点。最后，对远端染色质锚点的突变分析表明，pds5a基因中新形成的染色质接触可以作为顺式调控模块影响目标基因的表达。综上所述，这些发现揭示了由PDS5A调控的染色质外排机制，该机制有助于植物三维基因组的组织，并揭示了植物中基于启动子的环状结构锚定和转录调控机制。