Arabidopsis meiotic crossover hot spots overlap with H2A.Z nucleosomes at gene promoters.
Arabidopsis meiotic crossover hot spots overlap with H2A.Z nucleosomes at gene promoters.
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DOI：
10.1038/ng.2766
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发表时间：
2013-11
期刊：
影响因子：
30.8
通讯作者：
Henderson, Ian R.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Choi, Kyuha;Zhao, Xiaohui;Kelly, Krystyna A.;Venn, Oliver;Higgins, James D.;Yelina, Nataliya E.;Hardcastle, Thomas J.;Ziolkowski, Piotr A.;Copenhaver, Gregory P.;Franklin, F. Chris H.;McVean, Gil;Henderson, Ian R.
PRDM 9将人类减数分裂交换热点引导至基因间序列基序，而芽殖酵母热点与基因启动子中的低核小体密度区域重叠。为了研究缺乏PRDM 9的植物中的热点，我们使用拟南芥遗传变异的合并分析。交叉向基因启动子和终止子方向增加，热点与活跃的染色质修饰相关，包括H2A.Z、组蛋白H3 K4 me 3、低核小体密度和低DNA甲基化。热点富集的富含A和CTT重复序列的DNA基序分别出现在转录起始点的上游和下游。交叉在启动子周围是不对称的，并且在CTT基序和H2 A. Z-核小体上最高。花粉分型，分离和细胞遗传学分析表明，减少arp 6 H2A.Z沉积突变体的交叉，在多个尺度。在减数分裂期间，H2A.Z和DMC 1/RAD 51重组酶形成重叠的染色体灶。由于arp 6减少DMC 1/RAD 51焦点，H2A.Z可能促进减数分裂DNA双链断裂的形成或加工。我们提出，基因染色质祖先指定的热点真核生物和PRDM 9是一个衍生的状态在脊椎动物。
PRDM9 directs human meiotic crossover hotspots to intergenic sequence motifs, whereas budding yeast hotspots overlap low nucleosome density regions in gene promoters. To investigate hotspots in plants, which lack PRDM9, we used coalescent analysis of Arabidopsis genetic variation. Crossovers increase towards gene promoters and terminators, and hotspots are associated with active chromatin modifications, including H2A.Z, histone H3K4me3, low nucleosome density and low DNA methylation. Hotspot-enriched A-rich and CTT-repeat DNA motifs occur upstream and downstream of transcriptional start respectively. Crossovers are asymmetric around promoters and highest over CTT-motifs and H2A.Z-nucleosomes. Pollen-typing, segregation and cytogenetic analysis show decreased crossovers in the arp6 H2A.Z deposition mutant, at multiple scales. During meiosis H2A.Z and DMC1/RAD51 recombinases form overlapping chromosomal foci. As arp6 reduces DMC1/RAD51 foci, H2A.Z may promote formation or processing of meiotic DNA double-strand breaks. We propose that gene chromatin ancestrally designates hotspots within eukaryotes and PRDM9 is a derived state within vertebrates.
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