您好!欢迎来到武汉爱基百客生物科技有限公司的官方网站!

表观组学技术服务

新闻分类

产品分类

热门关键词

联系我们

武汉爱基百客生物科技有限公司

电话:027-87606602(市场部)  

          027-62431231(行政部)

Q Q : 270105245   465436937   

         1511879086   812115916

传真:027-87606602

邮箱:support@igenebook.com

地址:武汉市东湖高新区高新大道888号高农生物园高农国际1栋  

网址:www.igenebook.com


纯组学5+|拟南芥在非生物胁迫介导下的开放染色质景观

您的当前位置: 首 页 >> 新闻中心 >> 文献解读

纯组学5+|拟南芥在非生物胁迫介导下的开放染色质景观

发布日期:2020-12-09 作者: 点击:

网传学术界流传一句话:做科研,要么技术新,要么材料特殊。对于一些常规材料,要怎么才能出新意发出高分文章呢?

此处小编要吼上一句:来做表观组学实验吧。

表观组学技术的优势在于如果我们有研究材料,但是没有过多的时间来做验证实验,那么纯组学分析不失为一种选择。

本文分享一篇纯组学分析文章,于2020年8月,发表于Journal of Experimental Botany,影响因子5.908文章标题为:Abiotic stress-mediated modulation of the chromatin landscape in Arabidopsis thaliana。

研究背景

对于植物来说,温度波动、被扰动的水分有效性、土壤盐分等环境条件的突变不仅在短期内影响生长,而且在长期内也会影响其地理分布。在极端情况下,非生物胁迫会使作物减产50%以上。植物是无梗植物,通过调节其形态、生理、生化和分子过程,表现出多种方式来适应环境条件的扰动,并应对外界刺激的质与量的变化。关于非生物胁迫介导的染色质构象改变影响植物基因表达的信息有限。理解染色质可及性定义非生物胁迫期间基因表达的变化,不仅有助于更好地理解植物适应的分子机制,而且也将为作物改良开辟额外的途径。

研究材料

拟南芥热处理材料(38℃ 6h)、冷处理材料(4℃ 24h)、盐处理材料(250Mm NaCl 6h)、干旱处理材料(滤纸干燥1h)、以及22℃正常生长的对照材料

研究方法

FAIRE-seq 、DNase-seq和RNA-seq

研究结果

1、非生物胁迫下开放染色质特征

6G DNase-seq数据和5G FAIRE-seq数据比对到拟南芥基因组上,覆盖程度为15-68x。详情见下表:


1.png

图:FAIRE-seq和DNase-seq测序结果


将不同处理的拟南芥样本测得的开放染色质区域的peak放在一起组成一个拟南芥的非冗余DHSs和FIRs库。该库中,各开放染色质区域的分布情况见下图:

2.png

图:拟南芥中不同处理样本的开放区域分布图

2、 DNase-seq和FAIRE-seq捕获的区域相似

为了调查DNase-seq是否优先捕获某些未被FAIRE-seq捕获的基因组区域,反之亦然,作者将重叠的染色质(两种方法捕获的基因组区域)从非重叠的染色质中分离出来,去研究他们的属性,结果发现,DNase-seq和FAIRE-seq捕获的区域相似

3.png

图:FAIRE-seq和DNase-seq结果分布图


3、基因组区域大部分为可接近区域

对照组和胁迫组的样本中,大部分的开放区域是重叠的。45-67%的DHSs和57-74%的FIRs在对照组和胁迫组中都存在。

整合DHSs和FIRs的数据形成一个数据集合,分析非生物胁迫对拟南芥开放状态的影响发现非生物胁迫对拟南芥开放状态影响不大。进一步分析不同的胁迫处理,发现,冷胁迫和热胁迫会导致染色质开放、盐胁迫容易导致染色质关闭,而干旱胁迫对染色质开放状态不影响。基因GO注释发现,蛋白修饰和转录后修饰主要在盐胁迫下发生,其他的胁迫下不发生。

为了鉴定施加的胁迫后拟南芥开放染色质区域开放与否,评估胁迫处理样本得到的测序结果的Chromatin Accessibility Score(CAS),热胁迫有最高的胁迫激活开放区(SACRs),盐胁迫有最低数量的胁迫激活开放区。胁迫处理样本中,盐胁迫有最高数量的胁迫抑制区域(SRCRs),冷胁迫有最低数量的SRCRs。

4.png


4、Non-responsive的OCRs的调控蛋白结合特性的数字电泳

采用数字电泳的方式来评估不同胁迫处理样本的motif和TF区域,对不同处理样本相对对照组分析获得的motif差异进行热图展示,结果显示,ESE3在低温和高温胁迫下都有差异,FUF1在干旱胁迫下有差异,SRS7在盐处理下有差异;而针对胁迫处理之后才结合的motif进行热图分析,结果显示冷处理样本没有特异性结合motif,而CAMTA3和MYB家族的TFs在热胁迫下富集,BOS1和ARF3在盐胁迫下富集、干旱胁迫下,MYB52、FHY和MYB3R4富集。

5.png


5、基因组中有一小部分是极度活跃的区域

为了识别在非生物胁迫下具有最强的开放或非开放趋势的OCRs,作者分别将排名前1%的SACRs和后1%的SRCRs列入候选名单,这些CRs被称为超活跃的SACRs (Ha-SACRs)和超活跃的SRCRs (Ha-SRCRs)。Ha-SACRs和Ha-SRCRs在不同胁迫下游不同的基因富集,详情见下图:

利用公开的数据进行验证分析,发现,在高温、低温和干旱胁迫下,Ha-SACRs与较高基因表达的相关性与我们的观察结果相似,但在盐胁迫下,Ha-SACRs和Ha-SRCRs的平均基因表达差异不显著

6.png

6、干旱胁迫对中心区域的表观再调控

拟南芥基因组中标注的4,221个伪基因(TAIR10)中有16,707个OCRs。为了识别假基因中的应激响应型OCRs,去除nrOCRs,得到8,312个OCRs,发现它们与3,418个假基因相关。假基因中SACRs和SRCRs的最大数量在热胁迫(5249),其次是冷胁迫(3510),干旱(2630)和盐。在低温和低温条件下,SACRs的数量多于SRCRs,这与盐胁迫和热胁迫形成了对比,在盐胁迫和热胁迫下SRCRs的贡献更大。对这8,312个假基因富集的OCRs进行了Hierarchica聚类,结果显示,大多数OCRs在热、冷和干旱胁迫下具有类似的打开和关闭倾向。

作者进一步研究HaCRs时发现在干旱胁迫下,超过30%的Ha-SACRs存在于假基因中,而只有3%的Ha-SRCRs与之相关。有趣的是,大多数具有Ha-SACRs的假基因定位在靠近着丝粒区域。进一步,映射干旱胁迫激活和压抑的染色质区域的5条染色体,大多数干旱活性染色质区域存在着丝粒附近,而干旱胁迫压抑CRs主要是出现在染色体区域中心体周围以外的区域。我们的结果表明,干旱胁迫触发了位于中心体周围的伪基因染色质区域的开放。

文献报道异染色质标记H3的磷酸化(H3T3Ph)可被PEG诱导的干旱胁迫调控,并依赖于MUT9样激酶(MLK1和MLK2)。为了了解H3T3Ph与OCRs的关系,作者将H3T3Ph标记的元剖面图分别绘制在顶部(HaSACRs)和底部(Ha-SRCRs) 1%干旱调制的OCRs上。在干旱激活的CRs周围3kb区域,观察到H3T3磷酸化水平显著降低。相反,在底层干旱抑制1%的OCRs中,H3T3磷酸化增加。H3K4me1和H3K4me3等组蛋白标记的模式与H3T3Ph的相反,即这些标记的出现频率在前1%的干旱激活的OCRs中较高,在后1%的干旱抑制的OCRs中较低。从峰的高度和斜率可以看出,MLK1和MLK2 (mlk1mlk2双突变体)的缺失不仅导致了H3T3Ph标记的减少,而且还导致了OCR峰周围3kb区域标记的扩散。综合这些结果表明,在干旱胁迫下的外染色质具有表观遗传标记,与染色质可及和不可及相关。

7.png

研究结论

该研究提供了全基因组范围的非生物应激介导的染色质开放区域的调节,并可能被用于挖掘这些区域内的应激特异性增强子和应激特异性选择性剪接转录本。此外,本研究还为motif及其同源TFs的发现奠定了平台,可在未来的研究中进行功能验证,并用于增强植物对非生物胁迫的耐受性。

扫码关注我们
0

http://www.igenebook.com/

support@igenebook.com

027-87606602

0
公司产品目录

IP类产品:ChIP-seqDAP-seqCLIP-seqRIP-seqDRIP-seq6mA-IP-seqMeRIP-seqIPCoIP

测序产品:WGBSATAC-seqWGSRAD/GBSsmallRNALncRNA、转录组、精准转录组、全转录组、降解组分子产品:EMSAY1HY2H分子标记、荧光定量、载体构建

新星产品:scWGBSscATAC-seqscRNA-seq、空间转录组、CUT&RUNCUT&Tag

其他产品:代谢组、修饰酶组


相关

本文网址:http://www.igenebook.com/news/558.html

关键词:开放染色质,ATAC,ATAC-seq

最近浏览:

联系我们

企业名称:武汉爱基百客生物科技有限公司

电话:027-87606602(市场部)  027-62431231(行政部)

Q Q :  270105245   1511879086  

          465436937   812115916

传真:027-87606602

邮箱:support@igenebook.com

地址:武汉市东湖高新区高新大道888号高农生物

          园高农国际1栋  

网址:www.igenebook.com


热推产品  |  主营区域: 江苏 天津 武汉 上海 北京 湖北
  • 在线客服
  • 联系电话

    027-87606602

  • 在线留言
  • 官方微信
  • 在线咨询
    欢迎给我们留言
    请在此输入留言内容,我们会尽快与您联系。
    姓名
    联系人
    电话
    座机/手机号码
    邮箱
    邮箱
    地址
    地址