Kürzlich hat ein Team unter der Leitung von Prof. Qu Kun von der University of Science and Technology (USTC) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) in Zusammenarbeit mit einem Team unter der Leitung von Prof. Wang Zhikai vom Hefei National Laboratory for Physical Sciences an der Microscale (HFNL) enthüllte eine dynamische und regulatorische Karte der Chromatinzugänglichkeit, die wichtige Lesezeichenfaktoren aufdeckt. Das Ergebnis wurde in veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte.
Die Mitose wird von Veränderungen im Histon, dem Verlust der Zugänglichkeit von Chromatin und der Stummschaltung der Gentranskription begleitet. Es gibt jedoch neue Beobachtungen, die darauf hindeuten, dass einige Chromatinmerkmale während der Mitose teilweise oder vollständig erhalten bleiben, was genregulatorische Architekturen wie „Lesezeichen“ vermittelt, die als „mitotische Lesezeichen“ bekannt sind.
Die strukturellen und funktionellen Zustände aktiver Gene könnten mit einem Lesezeichen versehen werden, um ihre ordnungsgemäße Reaktivierung nach der Mitose sicherzustellen, was für die Übertragung des Transkriptionsgedächtnisses von Mutterzellen auf Tochternachkommen unerlässlich ist.
In der Studie verwendeten die Forscher die plattenbasierte Einzelzell-Transposase-zugängliche Chromatin-Sequenzierungstechnik (scATAC-seq), um 6538 mitotische Zellen zu analysieren und die Dynamik der Chromatin-Zugänglichkeit während der Mitose zu charakterisieren. Mithilfe einer Pseudozeit-Inferenzanalyse erhielten sie eine zweidimensionale Karte der Chromatin-Zugänglichkeit der Zellen und stellten fest, dass die Chromatin-Zugänglichkeit nach dem Eintritt in die Mitose weiter abnahm und dann beim Metaphase-Anaphase-Übergang anzusteigen begann.
Basierend auf der Karte fanden sie eine Untergruppe von Chromatinregionen, die während der gesamten Mitose offen blieben, und definierten sie als „markierte Regionen“. Diese Regionen waren mit Promotoren von Genen angereichert, die nach der Mitose schnell reaktiviert wurden.
Da offenes Chromatin häufig von Transkriptionsfaktoren (TFs) besetzt ist, untersuchten die Forscher, welche TFs potenzielle regulatorische Funktionen nach der Metaphase ausüben. Unter Verwendung der TF-Bindungsmotiv-Anreicherungsanalyse fanden sie heraus, dass das α(NF-YA)-Motiv der nuklearen Transkriptionsfaktor-Y-Untereinheit CCAAT das am stärksten angereicherte Motiv in diesen Regionen ist.
Sie zeigten ferner, dass NF-YA als Lesezeichen-TF fungierte, indem es vorzugsweise die mit Lesezeichen versehenen Regionen besetzte, und dass NF-YA-Knockdown (KD) die Chromatin-Zugänglichkeitserweiterung und transkriptionelle Reaktivierung beim mitotischen Austritt beeinträchtigte. Sie bestätigten die Lesezeichenrolle von NF-YA, indem sie ein erschöpfendes Experiment durchführten, dessen Ergebnis mit der Schlussfolgerung übereinstimmt.
Mehr Informationen:
Qiaoni Yu et al, Dynamik und Regulierung der Lesezeichen für die Zugänglichkeit von mitotischem Chromatin bei Einzelzellauflösung, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.add2175
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