Published April 20, 2020 | Version v1
Publication Open

Heat stress-induced transposon activation correlates with 3D chromatin organization rearrangement in Arabidopsis

Creators

  • 1. Peking University
  • 2. State Key Laboratory of Plant Genomics
  • 3. Institute of Genetics and Developmental Biology
  • 4. Chinese Academy of Sciences
  • 5. Henan Agricultural University

Description

Abstract In higher eukaryotes, heterochromatin is mainly composed of transposable elements (TEs) silenced by epigenetic mechanisms. But, the silencing of certain heterochromatin-associated TEs is disrupted by heat stress. By comparing genome-wide high-resolution chromatin packing patterns under normal or heat conditions obtained through Hi-C analysis, we show here that heat stress causes global rearrangement of the 3D genome in Arabidopsis thaliana . Contacts between pericentromeric regions and distal chromosome arms, as well as proximal intra-chromosomal interactions along the chromosomes, are enhanced. However, interactions within pericentromeres and those between distal intra-chromosomal regions are decreased. Many inter-chromosomal interactions, including those within the KNOT , are also reduced. Furthermore, heat activation of TEs exhibits a high correlation with the reduction of chromosomal interactions involving pericentromeres, the KNOT , the knob, and the upstream and downstream flanking regions of the activated TEs. Together, our results provide insights into the relationship between TE activation and 3D genome reorganization.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة في حقيقيات النوى العليا، يتكون الكروماتين المتغاير بشكل أساسي من عناصر قابلة للنقل (TEs) يتم إسكاتها بواسطة آليات جينية. ولكن، يتم تعطيل إسكات بعض TEs المرتبطة بالكروماتين غير المتجانس بسبب الإجهاد الحراري. من خلال مقارنة أنماط تعبئة الكروماتين عالية الدقة على مستوى الجينوم في ظل الظروف العادية أو الحرارية التي تم الحصول عليها من خلال تحليل Hi - C، نظهر هنا أن الإجهاد الحراري يسبب إعادة ترتيب عالمية للجينوم ثلاثي الأبعاد في أرابيدوبسيس ثاليانا . يتم تعزيز الاتصالات بين المناطق المحيطة بالكروموسومات وأذرع الكروموسومات البعيدة، بالإضافة إلى التفاعلات القريبة داخل الكروموسومات على طول الكروموسومات. ومع ذلك، تقل التفاعلات داخل المناطق المحيطة بالكروموسومات وتلك بين المناطق البعيدة داخل الكروموسومات. كما يتم تقليل العديد من التفاعلات بين الكروموسومات، بما في ذلك تلك الموجودة داخل العقدة. علاوة على ذلك، يُظهر التنشيط الحراري لـ TEs ارتباطًا كبيرًا مع الحد من التفاعلات الكروموسومية التي تنطوي على القُسَيماتُ المُحِيْطَةُ بالمَرْكَز، والعُقدة، والمقبض، ومناطق المنبع والمصب المحيطة بـ TEs المنشطة. تقدم نتائجنا معًا رؤى حول العلاقة بين تنشيط التقييم الفني وإعادة تنظيم الجينوم ثلاثي الأبعاد.

Translated Description (French)

Résumé Chez les eucaryotes supérieurs, l'hétérochromatine est principalement composée d'éléments transposables (ET) réduits au silence par des mécanismes épigénétiques. Mais, le silence de certaines ET associées à l'hétérochromatine est perturbé par le stress thermique. En comparant les modèles de tassement de la chromatine à haute résolution à l'échelle du génome dans des conditions normales ou thermiques obtenues par analyse Hi-C, nous montrons ici que le stress thermique provoque un réarrangement global du génome 3D chez Arabidopsis thaliana . Les contacts entre les régions péricentromériques et les bras chromosomiques distaux, ainsi que les interactions intra-chromosomiques proximales le long des chromosomes, sont améliorés. Cependant, les interactions au sein des péricentromères et celles entre les régions intra-chromosomiques distales sont diminuées. De nombreuses interactions inter-chromosomiques, y compris celles au sein du NŒUD , sont également réduites. En outre, l'activation thermique des TE présente une forte corrélation avec la réduction des interactions chromosomiques impliquant les péricentromères, le NŒUD , le bouton et les régions flanquantes en amont et en aval des TE activés. Ensemble, nos résultats fournissent des informations sur la relation entre l'activation de l'ET et la réorganisation du génome 3D.

Translated Description (Spanish)

Resumen En los eucariotas superiores, la heterocromatina se compone principalmente de elementos transponibles (TE) silenciados por mecanismos epigenéticos. Sin embargo, el silenciamiento de ciertos TE asociados a la heterocromatina se ve interrumpido por el estrés por calor. Al comparar los patrones de empaquetamiento de cromatina de alta resolución de todo el genoma en condiciones normales o de calor obtenidas a través del análisis Hi-C, mostramos aquí que el estrés por calor causa una reorganización global del genoma 3D en Arabidopsis thaliana . Se potencian los contactos entre las regiones pericentroméricas y los brazos cromosómicos distales, así como las interacciones intracromosómicas proximales a lo largo de los cromosomas. Sin embargo, las interacciones dentro de los pericentrómeros y entre las regiones intracromosómicas distales disminuyen. Muchas interacciones intercromosómicas, incluidas las del NUDO , también se reducen. Además, la activación por calor de los TE exhibe una alta correlación con la reducción de las interacciones cromosómicas que involucran pericentrómeros, el NUDO , la perilla y las regiones flanqueantes aguas arriba y aguas abajo de los TE activados. Juntos, nuestros resultados proporcionan información sobre la relación entre la activación de TE y la reorganización del genoma en 3D.

Files

s41467-020-15809-5.pdf.pdf

Files (7.9 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:8a631a5fb1b7060d0edef1e8224a5c9a
7.9 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
يرتبط تنشيط الترانسبوزون الناجم عن الإجهاد الحراري بإعادة ترتيب تنظيم الكروماتين ثلاثي الأبعاد في أرابيدوبسيس
Translated title (French)
L'activation des transposons induite par le stress thermique est corrélée au réarrangement de l'organisation de la chromatine 3D chez Arabidopsis
Translated title (Spanish)
La activación del transposón inducida por el estrés térmico se correlaciona con el reordenamiento de la organización de la cromatina 3D en Arabidopsis

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3017119031
DOI
10.1038/s41467-020-15809-5

Is supplement to
https://openalex.org/W4327814041 (Other)
https://openalex.org/W3186727843 (Other)
https://openalex.org/W3098654710 (Other)
https://openalex.org/W3006602921 (Other)
https://openalex.org/W2572175825 (Other)
https://openalex.org/W2102122416 (Other)
https://openalex.org/W2101736994 (Other)
https://openalex.org/W2070660722 (Other)
https://openalex.org/W2026753606 (Other)
https://openalex.org/W161998828 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
China

References

  • https://openalex.org/W1488659998
  • https://openalex.org/W1660678623
  • https://openalex.org/W1963998797
  • https://openalex.org/W1964027074
  • https://openalex.org/W1967655525
  • https://openalex.org/W1973062929
  • https://openalex.org/W1976342457
  • https://openalex.org/W1978683904
  • https://openalex.org/W1980980040
  • https://openalex.org/W1981542705
  • https://openalex.org/W1987104387
  • https://openalex.org/W2014677321
  • https://openalex.org/W2020912279
  • https://openalex.org/W2021341670
  • https://openalex.org/W2073026107
  • https://openalex.org/W2074588926
  • https://openalex.org/W2079911234
  • https://openalex.org/W2083513542
  • https://openalex.org/W2083959000
  • https://openalex.org/W2090037139
  • https://openalex.org/W2101102438
  • https://openalex.org/W2104498918
  • https://openalex.org/W2108234281
  • https://openalex.org/W2108615748
  • https://openalex.org/W2109042466
  • https://openalex.org/W2116329736
  • https://openalex.org/W2119451273
  • https://openalex.org/W2123589780
  • https://openalex.org/W2124894542
  • https://openalex.org/W2130888090
  • https://openalex.org/W2134656290
  • https://openalex.org/W2137586531
  • https://openalex.org/W2138207763
  • https://openalex.org/W2139330531
  • https://openalex.org/W2140729960
  • https://openalex.org/W2152605077
  • https://openalex.org/W2167262093
  • https://openalex.org/W2168606456
  • https://openalex.org/W2170551349
  • https://openalex.org/W2179438025
  • https://openalex.org/W2185693210
  • https://openalex.org/W2341861303
  • https://openalex.org/W2397143686
  • https://openalex.org/W2406250479
  • https://openalex.org/W2466356638
  • https://openalex.org/W2530385183
  • https://openalex.org/W2747320717
  • https://openalex.org/W2747655851
  • https://openalex.org/W2748109970
  • https://openalex.org/W2763009832
  • https://openalex.org/W2763769301
  • https://openalex.org/W2800216985
  • https://openalex.org/W2801885583
  • https://openalex.org/W2807993805
  • https://openalex.org/W2884361791
  • https://openalex.org/W2898392666
  • https://openalex.org/W2904173926
  • https://openalex.org/W2910835682
  • https://openalex.org/W2949850677
  • https://openalex.org/W2951322997
  • https://openalex.org/W2951912016
  • https://openalex.org/W2964580692
  • https://openalex.org/W2986155880
  • https://openalex.org/W3003909932
  • https://openalex.org/W3005385104