2024年12月30日，複旦大學生命科學學院董愛武教授團隊在《自然通訊》（Nature Communications）雜誌在線發表了題為“The chromatin remodeling factor OsINO80 promotes H3K27me3 and H3K9me2 deposition and maintains TE silencing in rice”的研究成果。該研究闡明了水稻染色質重塑因子OsINO80在常染色質促進H3K27me3修飾建立、在異染色質促進H3K9me2修飾建立並抑製轉座子激活與轉座的分子機製。
染色質重塑因子可以利用ATP水解釋放的能量，調控組蛋白與DNA之間的相互作用，動態調節染色質的結構與基因轉錄。INO80作為INO80染色質重塑複合物的核心催化亞基，在DNA複製、轉錄及修複等基本生物學過程中發揮重要功能。在酵母、動物和植物的研究中，關於INO80是否直接調控組蛋白變體H2A.Z在染色質的摻入或移除，一直存在爭議；此外，INO80與異染色質的聯係，尚未被報道。
為了回答上述問題，研究團隊利用ChIP-seq技術分析了水稻OsINO80在基因組上的分布特征，發現OsINO80結合在三類染色質區域：類型1（T1）區域，富集常染色質相關的表觀標記，包括H2A.Z以及H3K4me2/me3、H3K27me3、H3K36me3和H2Aub修飾；類型2（T2）區域，富集異染色質表觀標記H3K9me2修飾；類型3（T3）區域，缺乏表觀標記。利用水稻OsINO80缺失突變體osino80-2，進一步分析了突變體中H2A.Z和各種組蛋白修飾的變化。發現：T1區域的H2A.Z水平在osino80-2中並未發生明顯的變化，提示OsINO80在水稻中可能並不直接參與H2A.Z的摻入或移除過程。有趣的是，T1區域的H3K27me3修飾水平在osino80-2突變體中顯著下降，而且這種下降與OsINO80在基因組的分布位置和水平高度一致，表明OsINO80在水稻常染色質區域促進H3K27me3建立。此外T2區域的H3K9me2水平在osino80-2中顯著下降，而且隻有表達上調的轉座子與H3K9me2水平的下降正相關；進一步通過DNA測序，在osino80-2中鑒定出12個潛在的轉座事件；這些結果共同提示OsINO80在水稻異染色質區域通過促進H3K9me2的建立來維持轉座子的沉默狀態。
a. OsINO80在染色質上的分布特征；b.OsINO80缺失導致T1區域H3K27me3水平下降；c.OsINO80缺失導致T2區域H3K9me2水平下降；d.OsINO80缺失導致轉座子激活
四川農業大學水稻研究所副教授杜康兮、複旦大學董愛武教授團隊的博士後吳佳炳和博士研究生王嘉琛為本文的共同第一作者，複旦大學董愛武教授為通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金、中國博士後科學基金、國家資助博士後研究人員計劃和四川省科技計劃項目的資助。
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