论文部分内容阅读
ATP依赖型染色质重塑因子可以通过重塑染色质的高级结构,在转录水平调控基因表达。Imitation Switch(ISWI)是一类进化上保守的ATP依赖型染色质重塑因子,在果蝇和哺乳动物发育过程中起重要作用。然而,在植物中ISWI的功能尚未深入研究。本文着重研究拟南芥ISWI(Arabidopsis thaliana Imitation Switch,AtISWI)在发育调控中的功能以及分子作用机制。拟南芥有两个同源基因编码AtISWI,分别是CHROMATINREMODELING11(CHR11)and CHR17。为了研究AtISWI的生物学功能,我们首先鉴定了chr11和chr17的T-DNA插入突变体,发现只有当这两个基因同时丧失功能后,植株才出现严重的发育缺陷,说明CHR11和CHR17功能冗余。chr11 chr17双突变的表型为植株矮小,开花时间提早,莲座叶上卷,主根变短,同时出现了叶片向花器官的同源异形转化。通过双突变莲座叶的基因表达谱芯片分析,我们发现AtISWI主效调控数个开花控制基因和花发育控制基因。染色质免疫共沉淀实验进一步揭示,AtISWI与开花控制基因FLOWERING LOCUS T(FT)和花发育控制基因SEPALMTA3(SEP3)的启动子和基因编码区直接结合。通过核小体重测序实验,我们在全基因组范围内比较了野生型和突变体中的核小体分布,发现AtISWI的功能贡献于核小体在染色质上的有序排布。以往的表观遗传学研究结果表明,组蛋白修饰和ATP依赖型染色质重塑均可在染色质水平影响基因转录,且两者之间具有密切的关系。已知组蛋白H3第27位赖氨酸上的3甲基化修饰(H3K27me3)通过Polycomb group(PcG)途径来建立和识别。拟南芥PcG途径至少含有Polycomb Repressive Complex2(PRC2)和PRCI-like两个复合体,其中PRC2复合体负责建立H3K27me3修饰,PRCI-like复合体负责识别和注释这一表观修饰。我们发现,chr11 chr17双突变与PRC2组份的突变体curly leaf(clf)的表型缺陷有相似之处,包括叶片向花器官的同源异形转化。在三突变chr11 chr17 clf中,chr11 chr17双突变和clf单突变的表型缺陷相互增强。我们的结果还显示,ArISWI的缺失会导致SEP3等基因座位上H3K27me3水平的下降。根据这些结果我们推测,AtISWI可能通过调控染色质上核小体的排布影响染色质的结构,而特定的染色质结构贡献于PRC2的催化效率进而控制特定座位上基因的表达。