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PC | 表观组学到翻译组整合揭示瞬态应激过程显性核调节模式

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    发表于 2019.9.17 15:04:12 | 显示全部楼层 |阅读模式
    真核生物中蛋白质编码基因的表达调控涉及细胞核内的过程,包括染色质的重塑、RNA聚合酶II(RNAPII)的募集、共转录以及成熟的mRNA向细胞质的输出,其中它可以被翻译、隔离或降解。这些过程受到代谢和生长活力等条件的调节。

    在拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,细胞缺氧促进无氧代谢的活化,从而使产生的ATP用于满足细胞基本的生活过程。这涉及49个缺氧反应基因(HRG)的转录和快速激活,而大多数其他转录物会从翻译复合物中隔离直至复氧。受到良好翻译的HRG mRNA因为缺乏可以解释其有效翻译和避免被隔离的显着序列或某些特征,于是推测核调节导致其优先翻译。为了更好地理解基因活性以及细胞核和细胞质调节对缺氧和复氧的响应,位于美国加利福尼亚州的加州大学河滨分校植物细胞生物学和植物学与植物科学系中心的研究人员进行了相关研究,并于近日在著名期刊The Plant Cell上发表了题为‘Integrative Analysis from the Epigenome to Translatome Uncovers Patterns of Dominant Nuclear Regulation during Transient Stress’的最新研究成果。


    基因调控是一个动态过程,涉及从染色质重塑到优先翻译的过程。为了理解细胞核和细胞质基因的动态调控,作者分析了拟南芥幼苗响应缺氧和复氧情况下的表观基因组与转录组。对拟南芥中的组蛋白动力学、染色质的开放区域、HRE2的结合和RNAPII-Ser2P的分布进行了多组学研究。将8个染色质读数与核RNA(nRNA)、多腺苷酸化RNA(polyA RNA)和多腺苷酸化核糖体相关RNA的调节进行比较。这些数据的综合分析揭露了组蛋白修饰的模式,染色质可及性的动态调节,顺式元件富集以及伴随mRNA丰度和翻译动力学的nRNA的时间调节。缺氧反应下基因转录产物的快速上调及其优先翻译通常伴随着染色质可及性的变化、RNAPII的参与,以及组蛋白2A.Z关联减少。RNAPII的结合和核RNA的增加表明,缺氧促进热应激转录物上调,多腺苷酸化的RNA水平仅在长期应激或复氧后升高。通过上调基因的启动子区的序列比对发现,启动子区富集了乙烯应答和热休克转录因子的顺式元件。与生长相关的基因,包括许多编码细胞溶质核糖体蛋白的基因,经历了不同的组蛋白修饰,但在压力期间保留了RNAPII参与和累积的核转录物。复氧后,和生长相关的基因转录物逐渐上调并被快速动员至核糖体。因此,核小体的多级核调节,转录物合成、积累和翻译组成了瞬时应激反应。

    Fig1.常氧和缺氧下拟南芥幼苗的染色质和RNA基因调控分析

    Fig8. 复氧促进多聚腺苷酸化的热响应转录物的积累和翻译,这些转录物在缺氧条件下核富集

    原文链接:http://www.plantcell.org/content/early/2019/09/13/tpc.19.00463

    文章转载自微信公众号:植物生物技术Pbj

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    我的意中人是一个盖世英雄,有一天他会踩着七彩祥云来娶我……

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