中科院描繪擬南芥芽再生染色質(zhì)狀態(tài)動(dòng)態(tài)圖譜

中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王佳偉研究組首先對(duì)擬南芥芽再生過(guò)程多個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的ATAC-seq、組蛋白修飾ChIP-seq和轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，構(gòu)建了一張高精度的芽再生過(guò)程染色質(zhì)狀態(tài)圖譜，將擬南芥基因組各個(gè)區(qū)段分別用15種不同的染色質(zhì)狀態(tài)標(biāo)記。結(jié)合公共數(shù)據(jù)庫(kù)的ChIP-seq數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合基序主要富集在由ATAC-seq數(shù)據(jù)所注釋的染色質(zhì)開(kāi)放（open chromatin）區(qū)域。不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)的染色質(zhì)狀態(tài)轉(zhuǎn)變分析進(jìn)一步表明，染色質(zhì)開(kāi)放區(qū)域的狀態(tài)轉(zhuǎn)換與細(xì)胞命運(yùn)重塑密切相關(guān)，提示這些區(qū)域在再生過(guò)程基因表達(dá)調(diào)控中處于中心地位。課題組對(duì)染色質(zhì)可及性數(shù)據(jù)進(jìn)行深入挖掘，發(fā)現(xiàn)高生長(zhǎng)素濃度的CIM（Computer Integrated Manufacturing）環(huán)境不僅能夠誘導(dǎo)細(xì)胞多能性基因座位的染色質(zhì)開(kāi)放，而且還能促進(jìn)芽命運(yùn)決定基因座位的開(kāi)放。通過(guò)比較細(xì)胞分裂素信號(hào)缺陷突變體arr與野生型的ATAC-seq數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞分裂素信號(hào)不僅決定了SIM階段芽祖細(xì)胞的形成，而且還在CIM階段維持了芽屬性基因處于一種染色質(zhì)開(kāi)放的準(zhǔn)備狀態(tài)。隨后，綜合順式作用元件動(dòng)態(tài)分析，轉(zhuǎn)錄因子活性預(yù)測(cè)以及時(shí)期特異開(kāi)放區(qū)域的鑒定，研究人員挖掘到一系列可能在芽再生過(guò)程中發(fā)揮作用的轉(zhuǎn)錄因子。最后，通過(guò)突變體表型考察，發(fā)現(xiàn)BES1和JKD等參與調(diào)控芽再生的全新轉(zhuǎn)錄因子。綜上，這些研究成果為理解植物細(xì)胞重編程以及細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變提供了全新的視角，還為提高植物芽再生效率提供了豐富的靶點(diǎn)。相關(guān)研究成果于2022年1月在線(xiàn)發(fā)表在《Developmental Cell》上。