Spezifische Positionierung des Chromatins an der Zellkern Peripherie bei Arabidopsis thaliana

• Antragsteller: Professor Dr. Chang Liu
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 310522986

• Erstellungsjahr: 2019

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In Eukaryonten zeigt genomische DNA in Interphasenkernen nicht zufällige Verteilungsmuster im subnukleären Raum einschließlich der Kernperipherie. In diesem Projekt haben wir die erste genomweite Karte der perinukleären Chromatin-Verankerung in der Modellpflanzenspezies Arabidopsis thaliana veröffentlicht. Diese räumlichen Chromatinverteilungsmuster legen den Schluss nahe, dass die Kernperipherie der Pflanze ein funktionaler Unterkompartiment ist, in dem sich die Transkriptionsregulierung von der im Inneren des Kerns unterscheidet. Darüber hinaus entdeckten wir, dass Mitglieder einer pflanzenspezifischen Proteinfamilie mit dem Namen CROWDED NUCLEI (CRWN) die echten funktionellen Analoga tierischer Lamine sind. Obwohl CRWNs keine Sequenzhomologie mit tierischen Laminen besitzen, spielen sie eine Schlüsselrolle bei der Schaffung spezifischer perinukleärer Chromatin-Verankerungsmuster und der Modulation der dreidimensionalen Chromatinorganisation. Insgesamt hat dieses Projekt bedeutende wissenschaftliche Entdeckungen in der funktionellen Genomik von Pflanzen hervorgebracht, die einen Meilenstein für das Verständnis des Chromatin-Lamina-Netzwerks in Pflanzen darstellen und für Forscher, die die Genomarchitektur, die Chromatinfaltung und die Transkriptionsregulation untersuchen, von großem Interesse sein werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2017) Altered chromatin compaction and histone methylation drive non-additive gene expression in an interspecific Arabidopsis hybrid. Genome Biology 18:157
  Wangsheng Zhu, Bo Hu, Claude Becker, Ezgi Süheyla Doğan, Kenneth Wayne Berendzen, Detlef Weigel and Chang Liu
  
• (2017) In situ Hi-C library preparation for plants to study their three-dimensional chromatin interactions on a genome-wide scale. Methods in Molecular Biology 1629, 155-166
  Chang Liu
  
• (2017) Non-random domain organization of the Arabidopsis genome at the nuclear periphery. Genome Research 27, 1162-1173
  Xiuli Bi§, Ying-Juan Cheng§, Bo Hu, Xiaoli Ma, Rui Wu, Jia-Wei Wang and Chang Liu
  
• (2017) Prominent topologically associated domains differentiate global chromatin packing in rice from Arabidopsis. Nature Plants 3, 742–748
  Chang Liu, Ying-Juan Cheng, Jia-Wei Wang, and Detlef Weigel
  
• (2018) Genome-wide identification of chromatin domains anchored at the nuclear periphery in plants. Methods in Molecular Biology 1830, 381-393
  Xiuli Bi and Chang Liu
  
• (2019) Plant Lamin-like Proteins Mediate Chromatin Tethering at the Nuclear Periphery. Genome Biology 20:87
  Bo Hu, Nan Wang, Xiuli Bi, Ezgi Süheyla Karaaslan, Anna-Lena Weber, Kenneth Wayne Berendzen and Chang Liu