シロイヌナズナの苗の発達中に、複製結合ヒストンH31沈着によりヌクレオソーム組成とヘテロクロマチンのダイナミクスが決定されます

発達相の遷移は、多くの場合、クロマチンの景観とヘテロクロマチンの再編成の変化によって特徴付けられます。シロイヌナズナでは、いわゆる染色体への反復ヘテロクロマティック遺伝子座のクラスタリングは、核空間における染色体組織の重要な決定要因です。ここでは、初期の苗の発達中に、従属栄養性から光合成的に有能な状態への切り替え中のクロモセンター形成に関与する分子メカニズムを調査しました。セントロメアおよび周囲の脳炎の繰り返しで空間組織とクロマチンの特徴を特徴づけ、障害のあるクロモセンター形成を伴う変異体のコンテキストを特定しました。繰り返しのDNA遺伝子座のクロモセンターへのクラスタリングは、正確な時間窓で行われ、転写抑制が強化されていることがわかります。繰り返しクラスタリングする前に、繰り返しシーケンスはH3K9ME2およびリンカーヒストンH1で濃縮されていますが、クロモセンター形成はH3.1およびH2A.Wヒストンバリアント、ヘテロクロマチンの特徴の濃縮を増加させます。これらのプロセスは、クロマチンアセンブリ因子1（CAF-1）によって媒介される複製結合ヒストンアセンブリで損なわれる変異体で深刻な影響を受けます。さらに、CAF-1によるヒストン沈着が、クロモセンター形成中の反復配列での効率的なH3K9ME2濃縮に必要であることを明らかにします。総合すると、ジュミネーション後の発達中のクロモセンターアセンブリには、複製結合H3.1堆積機構によって調整されたヌクレオソーム組成とヒストン後の翻訳後修飾の動的な変化が必要であることが示されます。

Developmental phase transitions are often characterized by changes in the chromatin landscape and heterochromatin reorganization. In Arabidopsis, clustering of repetitive heterochromatic loci into so-called chromocenters is an important determinant of chromosome organization in nuclear space. Here, we investigated the molecular mechanisms involved in chromocenter formation during the switch from a heterotrophic to a photosynthetically competent state during early seedling development. We characterized the spatial organization and chromatin features at centromeric and pericentromeric repeats and identified mutant contexts with impaired chromocenter formation. We find that clustering of repetitive DNA loci into chromocenters takes place in a precise temporal window and results in reinforced transcriptional repression. Although repetitive sequences are enriched in H3K9me2 and linker histone H1 before repeat clustering, chromocenter formation involves increasing enrichment in H3.1 as well as H2A.W histone variants, hallmarks of heterochromatin. These processes are severely affected in mutants impaired in replication-coupled histone assembly mediated by CHROMATIN ASSEMBLY FACTOR 1 (CAF-1). We further reveal that histone deposition by CAF-1 is required for efficient H3K9me2 enrichment at repetitive sequences during chromocenter formation. Taken together, we show that chromocenter assembly during post-germination development requires dynamic changes in nucleosome composition and histone post-translational modifications orchestrated by the replication-coupled H3.1 deposition machinery.