【摘要】 在植物发育过程中,除了转录因子激活或抑制基因表达的作用外,染色质也可以通过组蛋白翻译后影响染色质结构来调控基因的表达。

在植物发育过程中,除了转录因子激活或抑制基因表达的作用外,染色质也可以通过组蛋白翻译后影响染色质结构来调控基因的表达。染色质免疫共沉淀技术(Chromatin Immunoprecipitation, ChIP)是一种适用于研究蛋白质与生物体细胞中DNA相互作用的经典方法。染色质免疫共沉淀与测序相结合的ChIP-seq技术,检测植物转录因子结合位点、组蛋白修饰分布,已广泛应用于生物钟调控、激素信号转导、光信号途径、胁迫响应等研究。

 

组蛋白修饰H3K27me3抑制基因转录,Wu等人通过ChIPseq发现在高氮素条件下水稻分蘖抑制基因D14和OsSPL14启动子区域的H3K27me3富集水平显著升高。进一步研究表明,水稻分蘖期氮素应答关键蛋白NGR5通过与PRC2相互作用,将PRC2招募到D14和OsSPL14的启动子上催化H3K27me3修饰并抑制基因表达,进而调控氮浓度对水稻氮素吸收和分蘖发生的影响。

 

Nishio等人以鼠耳芥(Arabidopsis halleri)为材料,通过ChIP-seq分析组蛋白修饰H3K27me3对其季节性和昼夜节律基因表达的影响,并与组蛋白修饰H3K4me3进行比较。发现H3K27me3具有季节性的可塑性与昼夜节律稳定性,H3K27me3的信号变化晚于H3K4me3出现,在环境变化中进行长期的基因表达调控。

 

ChIP-seq已被广泛用于转录因子和组蛋白修饰研究。近年来,研究人员将流式细胞分选、微流控芯片与ChIP-seq相结合,优化细胞分离、染色质片段化、免疫共沉淀以及测序文库构建等关键步骤并提出优化方法。ATAC-seq结合ChIP-seq可进一步分析转录因子、组蛋白修饰对染色质开放性的影响。ChIP-seq与转录组测序技术(RNA-seq)的联合分析,有利于进一步确认转录因子以及组蛋白的修饰对于基因表达的调控作用。