地钱中TCP家族转录因子活性与染色质三维构象变更相干

的研讨不该止步于从基因组序列或表不雅润饰中取得信息，深化发掘三维染色质折叠关于懂得基因组功效异样至关主要。近十年来，高通量测序技巧的提高和高分辩率成像技巧的成长使得基因组庞杂的三维构造组织方式日益明晰的出现在人们面前。个中，应用Hi-C（high-throughput chromosome conformation capture）技巧发明的拓扑构造域（Topologically Associated Domains，TADs）被视作染色质三维折叠的根本折叠单位。

北京工夫2020年9月7日晚23时，Nature Plants揭橥了德国图宾根年夜学刘昶团队的论文，题为“Marchantia TCP transcription factor activity correlates with three-dimensional chromatin structure”，具体论述了地钱中TCP家族转录因子活性与染色质三维构象变更的相干性。

植物TADs的研讨现已绝对透辟。植物的TADs外部为低活性的染色质区域，其界限往往被CTCF等绝缘卵白锚定，TADs介入了包含DNA复制和基因表达在内的多个生物学进程。刘昶课题组后期研讨初次在水稻基因组中发明年夜量TADs，而且报道水稻中bZIP及TCP（TEOSINTE BRANCHED 1， CYCLOIDEA， AND PCF1）转录因子家族辨认的焦点序列在TADs界限处高度富集（Nature plants ： doi：10.1038/s41477-017-0005-9，doi：10.1038/s41477-018-0199-5）。如今，很多农作物的基因组中也均已发明了TADs，但课题组对植物中TADs的构成及其生物学功效的懂得还极为无限。

2020年2月刘昶课题组与奥天时迷信院格雷戈·门德尔研讨所Frédéric Berger课题组配合完成了地钱基因组拼接（Currentbiology： doi.org/ 10.1016/j.cub.2019.12.015）。以此为根底，他们解析正文了地钱常染色体TADs的特色。课题组经过构建地钱的Hi-C图谱，共发明并正文了4013个TADs，这些TADs在地钱的每条染色体上都有散布，笼罩了约40％的基因组。与植物的TADs相似，地钱TADs彼此之间也并不直接相邻。其的界限往往富含转录肇端和/或终止位点。

刘昶课题组发明TADs外部次要由转录不活泼的区域和/或基因间的非编码区域构成。经过对单个TAD的DNA甲基化程度和TADs中的组卵白润饰的散布的查询拜访，他们发明地钱TADs演出出“多声部调和”的特色：单个TAD之间彼此分歧，然则均具有分明的表不雅特点。经过对地钱的全基因组停止搜刮和判定，课题组发明其含有两个TCP家族基因TCP1和TCP2。两个TCP基因分属于分歧的退化枝。个中TCP1辨认的焦点序列在TADs界限区域明显富集。

ChIP-seq成果显示，常染色体上约11600个区域（笼罩约5%基因组，约11.8 Mb）为TCP1富集区域（“峰”），标明TCP1与地钱染色质有普遍的互相感化。一切发明并正文的TADs中：在1164个（29％）TADs的一侧（1 kb以内）检测到TCP1峰；而499（12％）个TADs的两侧都与TCP1峰相干联。

此外，刘昶课题组肯定了一种新型TADs——TCP1-rich TADs，该TADs内染色质处于松懈暴露形态，且年夜约22.6％的MpTCP1联合区域位于TCP1-rich TADs内。Immunostaining-FISH（Immunostaining and fluorescence in situ hybridization）成果也标明，TCP1-rich TADs与TCP1卵白呈点状共定位于细胞核内。TCP1-rich TADs缺掉甲基化激活标志（如H3K4me1， H3K4me3和H3K36me3），并且MpTCP1的转录调控表示出“量体裁衣”的特色，位于TCP1-rich TADs中的基因表达程度绝对较低。这些成果均阐明TCP1-rich TADs内的克制表达情况与TCP1卵白相干。

随后课题组应用CRISPR/Cas9构建了TCP1缺掉渐变体。tcp1表示出身长速度减缓，叶卷曲的特色，而回补系则可以完整回补这些发展缺点。不测的是，与Tak-1比拟tcp1的Hi-C图谱中TADs并无明显变更。阐明TCP1的缺掉并不会招致TADs边沿消逝。固然，在tcp1渐变体中，界限富集MpTCP1的TADs及TCP1-rich TADs的染色质组织形式均未产生明显变更。然则，tcp1渐变体中，TCP1-rich TADs中的基因与“核心基因”的表达倍数差别，相较于野生型中两类基因的表达变更更年夜。

研讨成果标明植物TADs除了作为染色质三维折叠的折叠单位，还可作为调理基因表达的 “核内微区室”，为处于其外部的基因供给波动的微情况。(100yiyao.com）