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.2020年5月；183(1):206-220.
doi:10.1104/pp.19.01520。 Epub 2020年3月23日。

拟南芥DNA复制在富含AT-的基因间开放染色质中启动

艾米丽·惠勒 1, 阿什利·M·布鲁克斯 2, 洛伦佐·康西亚 2, 丹尼尔·维拉 三, 艾米丽·E·威尔 2, 香塔尔·勒布朗 4, 乌马马赫斯瓦里·拉穆 4, 马修·沃恩 5, 汉克·W·巴斯 6, 罗伯特·马尔蒂恩森 4, 威廉·汤普森 2, 琳达·汉利-波登 2
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拟南芥DNA复制在富含AT-的基因间开放染色质中启动

艾米丽·惠勒等。 植物生理学. 2020年5月.

摘要

DNA复制源的选择和启动在确保真核生物准确复制其基因组方面起着关键作用。由于在很大程度上难以使用工厂系统，工厂中没有很好地记录此过程。我们开发了一种新的功能分析来标记和绘制非常早期的复制位点，根据定义，这些位点必须至少包括复制起源的一个子集。拟南芥(拟南芥)用5-乙炔基-2'-脱氧尿苷短暂标记细胞，细胞核进行双参数流分选。我们确定了5500多个位点作为起始区域（IR），这是在S期早期复制的第一个区域。根据复制信号的强度，将其分为强IR和弱IR。强起始区沿染色体臂均匀分布，在着丝粒中耗尽，而弱起始区在着丝束中富集。IR是一种富含AT的序列，两侧有更多的GC富集区，并且主要位于基因间区域。核酸酶敏感性分析表明，IR与可接触染色质有关。根据这些观察结果，植物DNA复制的启动与其他研究丰富的真核生物系统中的启动有一些相似之处，但也有不同之处。

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图1。
图1。
实验策略和流量排序。A、 EdU-seq协议概述。B、 通过EdU掺入法对细胞核进行分类的双变量流式细胞术轮廓（通过AF488荧光测定，年轴）和DNA含量（通过DAPI荧光测量，x个轴），包括用于定义G1（黑盒）、VE（橙盒）和E（蓝盒）种群的排序门。C、 来自5号染色体上四个独立生物复制品（Biorep）的VE信号的浏览器图谱（金轨迹，0-100读取密度信号），说明了复制品之间的再现性。合并的读取数据标准化为1×基因组覆盖率（深金色）、G1对照（灰色）和最终的“可测序性”标准化文件（橙色）也显示出来（刻度0-5标准化信号比）。D、 重复之间局部最大值（局部最大值）的再现性。我们将1ד可排序性”归一化数据指定为EdU-IP（标度=0-5归一化信号比），并显示每个复制的局部最大值。
图2。
图2。
复制信号的基因组分布和IR-Cs的分布。来自5号染色体臂（A）或着丝粒区（B）的500kb区域中VE（橙色）和E（蓝色）S相的A至C、EdU信号（标度0–5标准化信号比；C）。示意图中的点是着丝粒。D、 第5号染色体上的IR-Cs。显示了所有IR（灰色）和EdU强度四分位数的位置。标准化EdU信号的前三个四分位是橙色，而下四分位则是粉红色。E、 强（橙色）和弱（粉红色）IR-C的覆盖热图。F、 IR-C之间的距离分布显示为箱线图，中心线表示中值，方框表示四分位范围，胡须表示距离范围，点表示异常值。G、 每条染色体的IR-Cs数（Chr）是染色体长度的函数。H、 IR-Cs的覆盖率是所有染色体离着丝粒距离的函数。将两条染色体臂的数据合并，绘制成代表着丝粒到端粒距离10%的箱子。在每种情况下，最左边的箱线图表示距离着丝粒最近的箱子。
图3。
图3。
IR-C富含AT，与G4无关。A和B，sIR-Cs（橙色）和wIR-Cs的平均AT含量图（粉红色；B），与10个随机基因组数据集（深灰色）和10个CAT数据集（浅灰色）区域进行比较。图中包含IR两侧±15 kb的“C”，标记中心。平均值以300磅纸箱计算。C、 至少有一个潜在G4重叠的sIR和wIR的百分比（使用G4Hunter；Bedrat等人，2016生成），使用阈值1.5的重叠数量（至少一个碱基对重叠被称为“重叠”），以及下面行中的重叠计数和统计结果。统计结果不显著（NS）。sIR-Cs和wIR-Cs的每个G4阈值数据集的详细统计数据见补充表S2和S3。随机基因组和CAT对照的统计分析分别代表了10个数据集的平均值，各个数据集如所示补充表S5.D，sIR-Cs及其CAT数据集中至少有一个潜在G4在±15 kb范围内的百分比。
图4。
图4。
与随机基因组（深灰色）和CAT（浅灰色）区域相比，sIR-C（橙色）和wIR-Cs（粉红色）周围基因组特征的密度图。IR-Cs周围±6-kb区域的密度图，20 bp箱子。A、 基因和NGT注释的密度图来源于sIR-Cs和wIR-Cs的Araport 11（Krishnakumar等人，2015；Cheng等人，2017）。B、 sIR-Cs和wIR-Cs的所有TE和各种TE家族的密度图。
图5。
图5。
IR处选定乙酰化组蛋白的平均值分析。A、 sIR-Cs（橙色）、10个随机基因组数据集（深灰色）和10个CAT数据集（浅灰色）区域及其周围H3K9ac（左）、H4K5ac（中）和H3K27ac（右）的平均富集信号。B、 wIR-Cs（粉红色）、10个随机基因组数据集（深灰色）和10个CAT数据集（浅灰色）区域及其周围的每个乙酰化组蛋白的平均富集信号。图为IR-C周围的±6-kb窗口，C标记中心。平均值以20个基点为单位进行计算。
图6。
图6。
按片段大小比较重、中、轻MNase消化的平均值分析。A、 sIR-C（左）和wIR-Cs（右）附近的平均重（红色）、中度（绿色）和轻（蓝色）消化曲线。B、 平均消化图仅包含140至200-bp片段。（A）和（B）中的图看起来很相似；然而，补充图S9表明它们不相同。C、 平均消化图仅包含小于140 bp的片段。D、 sIR-Cs（左，橙色线）和wIR-C（右，粉红色线）及其随机基因组区域（深灰色）和CAT区域（浅灰色）附近的平均差异核酸酶敏感性（DNS）信号。DNS信号是轻消化信号和重消化信号之间的差异（刻度-2至2），其中正值表示比负值更多的开放染色质。平均值是在20 bp的箱子中计算的，图中IR-Cs周围有±6 kb的窗口，以C标记中心。
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中的注释

  • 拟南芥DNA复制开始时。
    菲奥鲁奇公司。 菲奥鲁奇公司。 植物生理学。2020年5月；183(1):19-20. doi:10.1104/pp.20.00411。 植物生理学。2020 PMID：32385177 免费PMC文章。 没有可用的摘要。

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