Vallées de méthylation de l'ADN (DMVs) dans le génome du riz : Régulation épigénétique et architecture du génome en 3D

Modification de la méthylation de l'ADN représente un processus épigénétique évolutivement conservé qui joue un rôle central dans une vaste gamme de processus biologiques. Un aspect intrigant de cette modification est la présence de vallées de méthylation de l'ADN (VMA), qui désignent des régions continues au sein du génome dépourvues de modification par méthylation de l'ADN. Des preuves émergentes suggèrent fortement que les VMA exercent une influence significative sur la régulation de la croissance biologique et des processus de développement.

Étonnamment, l'exploration des DMVs au sein du génome du riz reste un territoire largement inexploré, laissant un écart significatif dans notre compréhension. De plus, l'impact de la méthylation de l'ADN sur la structure complexe de l'ordre supérieur de la chromatine du riz demeure une énigme.

Dans cette étude, ils se sont lancés dans une approche complète. caractérisation à l'échelle du génome des DMV au sein du génome du riz. En adoptant une approche multifacette, ils ont exploité des données épigénomiques et des informations génomiques tridimensionnelles obtenues à partir de plantes de riz de type sauvage et de mutants osdrm2. L'enquête explore l'interaction complexe entre les modifications de la méthylation de l'ADN et l'architecture de haut niveau de la chromatine du riz.

Dans cette recherche approfondie, les auteurs se sont lancés dans un voyage pour disséquer méticuleusement le paysage des DMVs au sein de le génome du rizLeur quête les a conduits à une découverte frappante : la présence de grands DMV, de segments substantiels d'ADN génomique qui semblent provenir de l'intégration de matériel génomique dans des organites. Fait remarquable, ces grands DMV présentaient un enrichissement intrigant de gènes étroitement liés à la fonctionnalité des organites.

Inversement, les auteurs ont également révélé un autre aspect intrigant des DMVs : l'existence de DMVs courts (sDMVs). Ces régions d'ADN compactes ont montré un schéma d'enrichissement unique, car elles se sont avérées abriter des gènes étroitement associés à des processus tels que la morphogenèse, la régulation transcriptionnelle et la synthèse d'ARN. Ce qui est encore plus fascinant, c'est que ces gènes ont présenté un schéma d'expression spécifique aux tissus, ajoutant une couche supplémentaire de complexité à leurs rôles fonctionnels au sein de l'organisme.

Distribution inégale des DMVs et des gDMVs dérivés de NORG. (Zhang et al., 2023)

OsDRM2 joue un rôle clé dans l'orchestration des modifications de méthylation non-CG au sein du génome du riz, servant de pierre angulaire pour l'établissement de la méthylation de l'ADN par le biais de la voie RdDM. En réalisant une comparaison exhaustive des profils de méthylation à l'échelle du génome entre les souches de type sauvage et les mutants osdrm2, les chercheurs ont révélé qu'OsDRM2 agit comme un gardien des modifications de méthylation de l'ADN le long de la frontière sDMV. La perte fonctionnelle d'OsDRM2 a un impact notable sur l'étendue de la région sDMV. De plus, une analyse complémentaire de eChIP-seq Les données concernant les modifications des histones dans les souches sauvages et mutantes ont mis en évidence l'enrichissement des modifications H3K27me3 et/ou H3K4me3 dans la région sDMV. Il est à noter que les altérations de la méthylation de l'ADN à la frontière de la sDMV dans le mutant osdrm2 ont des répercussions subtiles sur la distribution des modifications des histones dans les limites de la région sDMV.

OsDRM2 maintient la méthylation de l'ADN aux rives des sDMV chez le riz. (Zhang et al., 2023)

De plus, les chercheurs ont méticuleusement cartographié le génome 3D lié à H3K27me3 dans les souches de type sauvage et mutant osdrm2. Grâce à une analyse approfondie, ils ont révélé que la structure globale des compartiments A/B restait inchangée à des résolutions plus faibles. Cependant, à une échelle plus fine, la chromatine présentait une configuration plus détendue chez les mutants osdrm2, accompagnée d'un déclin frappant des interactions chromatiniennes à longue distance. Parallèlement, les niveaux réduits de méthylation non-CG à la frontière du sDMV perturbaient le réseau complexe d'interactions chromatiniennes lié à la région du sDMV.

L'ablation d'OsDRM2 a un impact faible sur les modifications des histones dans les régions sDMV. (Zhang et al., 2023)

Cette étude présente une exploration systématique des régions différentielles de méthylation génomique (DMVs) du riz tout en mettant en lumière les rôles fonctionnels des modifications de méthylation de l'ADN aux frontières de ces domaines structurels dans le paysage génomique tridimensionnel. Ces résultats contribuent à une compréhension plus complète des complexités structurelles du génome du riz, offrent de nouvelles perspectives sur l'impact des modifications de méthylation de l'ADN sur l'organisation de la chromatine et fournissent une base théorique solide pour faire avancer les améliorations génétiques du riz.

Référence :

1. Zhang, Wei, et al. "La méthylase 2 réarrangée des domaines maintient la méthylation de l'ADN aux grandes zones hypométhylées de l'ADN et aux interactions chromatiniennes à longue portée chez le riz." Journal de biotechnologie des plantes (2023).