全基因组水平研究拟南芥中RNA与染色质的相互作用

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研究表明真核生物的细胞核内存在大量的RNA,其中一些RNA能够结合到特定的染色质位点,招募下游的调控因子,通过对特定染色质区域的组蛋白进行修饰、改变DNA甲基化状态或调节染色质的结构,调控基因表达。因此,确定各RNA分子在染色质上的结合位点,对于探究RNA在细胞核内的功能具有重要意义。GRID-seq(Global RNA interactions with DNA by deep sequencing)是一个系统性捕捉细胞核内RNA与染色质相互作用的新兴技术。在本论文中,我们运用该技术对拟南芥幼苗进行GRID-seq文库构建,并对核内RNA在染色质上的结合位点进行了系统性分析。我们共鉴定到40,737对RNA-染色质相互作用,这些相互作用中的RNA包括来源于蛋白编码基因的RNA转录本、长链非编码RNA和小RNA。其中,来源于蛋白编码基因的RNA转录本主要介导了局部相互作用(local interaction),而长链非编码RNA和小RNA则更偏向于发生远距离相互作用,包括顺式染色体相互作用(cis-chromosome interaction)和反式染色体相互作用(trans-chromosome interaction)。绝大多数RNA分子只是介导数量有限的几对相互作用,但还有一小部分RNA分子可介导成百上千对相互作用。此外,我们还发现一些RNA-染色质相互作用能够受到生物胁迫、非生物胁迫以及激素刺激诱导而发生特异性变化,并且发现同一调控通路中的基因间形成丰富的RNA-染色质相互作用,形成RNA-染色质互作网络。综上所述,本研究利用高通量技术,系统地分析了拟南芥中的RNA-染色质相互作用,提出了蛋白编码基因来源的RNA(protein-coding RNA)在细胞核内可能还具有独立于蛋白编码以外的调节功能。此外,本研究还提出了细胞核内可能存在着一系列RNA-染色质互作网络,帮助植物来应对特定的环境刺激,这对于理解植物逆境响应机制提供了新思路。
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