法国巴黎萨克雷研究团队首次揭示植物中转录因子可介导增强子和启动子间的成环作用改变染色质三维构象

由于细胞核内染色质结构的复杂性和其三维空间结构的动态变化，深度探究三维基因组空间结构，染色质环的形成及对基因表达调控的影响具有一定的挑战性。近日，法国巴黎萨克雷大学植物科学研究所Moussa Benhamed教授团队在Nature Communications杂志上发表了题为“HSFA1a modulates plant heat stress responses and alters the 3D chromatin organization of enhancer-promoter interactions”的近期研究成果。

植物的固着性使得它们进化出复杂且精细的调控机制来迅速响应环境变化带来的不利影响，维持细胞内环境的相对稳定以保证植物正常的生长发育及繁殖。以往的研究中发现，果蝇、拟南芥和水稻等在热胁迫响应过程中，染色质三维结构均有一定程度的改变 (Li Li et al. 2015. Molecular Cell; Linhua Sun et al. 2020.Nature. Communications; Zhe Liang et al. 2021. BMC Biology.)。在动物中，染色质环的形成 (染色质之间的相互作用) 可依赖于CTCF及Cohesin等，但植物中缺乏CTCF等，染色质环的形成机制仍有待深入研究。因此探究植物在胁迫响应中如何诱导染色质重组、胁迫条件下植物三维染色质结构的动态变化与基因调控水平间的关系对植物的生长发育至关重要。在此背景下，Moussa Benhamed教授团队以栽培番茄为研究对象，以热激胁迫为基础，高度融合遗传学、转录组学、染色质开放性分析(ATAC-seq)及三维表观基因组学技术（HiC, HiChIP, Capture HiC, 3C）等多种方法，探究热胁迫下植物中染色质动态调控的机理。该研究揭示了热激胁迫下，番茄热胁迫转录因子HSFA1a可介导增强子和启动子间的相互作用，改变染色质三维构象。此项研究在植物中首次揭示了转录因子在增强子-启动子染色质成环过程中的关键作用。

除此之外，该研究通过整合分析不同热激条件下(热激0h, 1h, 6h)的ATAC-Seq和ChIP-Seq (H3K4me3, H3K9ac, H3K18ac, H3K27ac)数据发现: 番茄中热激响应下的远端调控因子和近端调控因子呈现明显不同的染色质特征 (如下图所示). 为后续远端调控元件和近端调控元件的深入研究奠定了基础。

法国巴黎萨克雷大学植物科学研究所 (Université Paris-Saclay, CNRS, INRAE, Institute of Plant Sciences Paris-Saclay (IPS2)) Moussa教授为该研究的通讯作者，黄莹博士为该文第一作者，此研究受ERC, ANR及中国国家留学基金委（China Scholarship Council, CSC）资助。浙江大学生命科学学院郑绍建教授，复旦大学生命科学学院张一婧教授，西南科技大学夏崇靖副研究员参与此项研究。

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https://www.nature.com/articles/s41467-023-36227-3

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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