ChIP-seq等在揭示植物H3K27me3相關轉座元件沉默模式中的應用_abio生物試劑品牌網
轉座元件（transposable elements,TEs）是基因組中能夠移動和復制的重復序列，其活動通常對宿主生物有害，因此被宿主嚴格調控。然而，TEs的活動在進化中也扮演了重要角色，例如通過為附近基因提供遺傳或表觀遺傳調控模塊來影響轉錄程序。TEs沉默通常與高DNA甲基化相關，而在植物中，TEs的甲基化可以發生在CG、CHG和CHH三種序列環境中，并與組蛋白H3K9二甲基化（H3K9me2）耦合，這兩種表觀遺傳標記共同抑制TEs的表達和轉座，從而保證基因組完整性。另一方面，H3K27me3與基因轉錄抑制相關，通常與發育、生殖或代謝和應激反應相關的蛋白編碼基因有關。盡管H3K27me3和DNA甲基化通常被認為是互斥的系統，分別特異性靶向基因和TEs的轉錄沉默，但有研究表明在某些情況下，這兩種標記可以共存并協同作用。
近日，法國巴黎薩克雷大學細胞綜合生物學研究所Angélique Déléris團隊以模式生物擬南芥為研究對象，研究了植物中轉座元件（TEs）的表觀遺傳沉默機制，特別是與H3K27me3（組蛋白H3K27三甲基化）相關的沉默狀態。研究結果揭示了在野生型擬南芥中，許多TEs可以被H3K27me3單獨靶向并沉默（而不依賴DNA甲基化沉默機制）。此外，研究還發現了TEs在不同擬南芥自然生態型之間存在表觀遺傳狀態的轉換，即從DNA甲基化到H3K27me3的相互轉換，這一現象被稱為“bifrons”。相關研究成果以“Alternative silencing states of transposable elements in Arabidopsis associated with H3K27me3”為題發表于《Genome Biology》（IF：10.1）期刊。
標題：Alternative silencing states of transposable elements in Arabidopsis associated with H3K27me3（擬南芥中與 H3K27me3 相關的轉座因子可變沉默狀態）
發表時間：2025-01-20
期刊：Genome Biology
影響因子：IF10.1/Q1
技術平臺：ChIP-seq、BS
研究摘要
DNA/H3K9甲基化和Polycomb蛋白組（Polycomb-group，PcG）-H3K27me3沉默通路長期以來被認為在哺乳動物、植物和真菌中是互斥的，并且分別特異性地作用于轉座元件（TEs）和基因。但即使在DNA/H3K9甲基化機制缺失情況下，許多TEs仍然可以被H3K27me3靶向，有時甚至與DNA甲基化共存。
本研究結果揭示了在野生型擬南芥植物中，TEs也可以被H3K27me3單獨靶向并沉默。這些被H3K27me3標記的TEs不僅包括退化殘跡，還包括看似完整的拷貝，它們顯示出響應性PcG靶基因的表觀遺傳特征以及活躍的H3K27me3調控。同時，H3K27me3可以以TE特異性方式沉積在新插入的轉基因TE序列上，表明沉默由順式（ cis）作用決定。最后通過比較擬南芥的自然生態型發現了一類TEs（稱為“bifrons”），它們的標記取決于生態型，要么被DNA甲基化標記，要么被H3K27me3標記。這種差異可以追溯到TEs的內在特征以及反式作用因子，并揭示TEs在其生命周期中表觀遺傳狀態變化。
總之，本研究揭示了開花植物中與H3K27me3相關的可變TE沉默模式，同時還表明了在物種水平上兩種表觀遺傳標記（DNA甲基化和H3K27me3）之間存在動態轉換，這一新的范式可能擴展到其他多細胞真核生物。
研究方法
（1）ChIP-seq技術：檢測H3K27me3在TEs上的分布情況。
（2）BS技術：用于分析TEs的DNA甲基化水平。
結果圖形
（1）在野生型擬南芥植物中，許多TE只由H3K27me3標記
研究發現，擬南芥基因組中有超過4000個TEs被H3K27me3標記，這些TEs不僅包括退化的殘跡，還包括看似完整的拷貝。這些TEs顯示出與響應環境或發育信號的經典PcG靶基因相似的染色質特征，其H3K27me3模式受到組蛋白H3K27去甲基化酶的積極調控。
根據H3K27me3和DNA甲基化的覆蓋長度，將TEs分為四類。其中，“class 3”僅被H3K27me3標記，占TE總數的15%，但僅占TE堿基的8.4%。這些TEs傾向于分布在短TE類別中（尤其是小于1kb的TE），而長TEs（大于3.5kb）通常與DNA甲基化相關，盡管一小部分長TEs（大于3.5kb）僅被H3K27me3標記。
這些TEs在基因組中的分布與DNA甲基化的TEs不同，它們不僅存在于異染色質區域，還分散在常染色質臂和近著絲粒區域。
圖1：在野生型擬南芥（Col-0）中，許多轉座元件（TEs）被H3K27me3標記。
A. 代表性基因組瀏覽器視圖顯示野生型Col-0中兩個被H3K27me3標記的TEs的H3K27me3（紅色）、DNA甲基化（灰色）和組成型異染色質組蛋白變體H2A.W（灰色）水平。
B. 基于表觀遺傳修飾的TE分類的維恩圖。當CG甲基化在TE長度上的平均值＞50%時，TE被定義為“DNA甲基化”（類別1-2）。當H3K27me3 peaks至少覆蓋TE長度的20%時，TE被定義為處于H3K27me3狀態。
C. 按TE長度分類的TE類別的分布堆疊條形圖。
D. 對大于3.5 kb的TE進行LTR CoPIa預測結構域數量箱線圖，ns=不顯著。
E. 顯示大于3.5 kb的TE在基因組中分布示意圖。
F. 按TE長度分類的所有TEs或H3K27me3標記的TEs的TE超家族分布堆疊條形圖。
G. 顯示TE亞家族成員被H3K27me3標記的百分比與TE拷貝數量之間的相關性圖。
H. 基于每個TE拷貝的H3K27me3水平的熱圖。上圖：ATCOPIA12；下圖：ATCOPIA48。
（2）H3K27me3標記的TEs具有沉默且響應的基因表觀遺傳特征，其轉錄受PcG抑制
H3K27me3標記的TEs中有23%和22%分別含有H2A.Z或H2AK121ub標記，這些標記通常與動態轉錄抑制基因相關。這表明這些TEs具有沉默但可響應的基因特征。
在arp6（H2A.Z沉積缺失）和atbmi（H2AK121ub沉積缺失）突變體中，部分TEs的H3K27me3水平降低，表明H3K27me3的沉積依賴于H2A.Z和H2AK121ub。此外，在ref6 elf6 jmj13三重突變體中，許多H3K27me3標記的TEs顯示出更高的H3K27me3水平，表明這些TEs的H3K27me3模式受組蛋白去甲基化酶調控。
在swn clf PRC2雙突變體中，約2/3的H3K27me3標記的TEs顯著上調，表明H3K27me3在擬南芥中可以轉錄抑制TEs表達。
圖2：H3K27me3在TEs上可與H2AUb和H2A.Z相關聯，表現出活躍的去甲基化和轉錄抑制。
A. 堆疊條形圖顯示在H3K27me3標記的TEs中，按大小范圍分類的被H2A.Z變體或H2AK121泛素化標記TEs的分布情況。如果一個TE同時存在H3K27me3和H2A.Z或H3K27me3和H2AK121ub的峰重疊，則該TE被認為共標記。
B. 維恩圖顯示在大于3.5 kb的TEs上H3K27me3、H2A.Z變體和H2AK121ub的存在情況。
C. 代表性基因組瀏覽器視圖展示來自第3類（被H3K27me3標記）的2個TEs的ChIP-seq數據，顯示了野生型（WT）中的H2AK121ub（淺綠色）、H2A.Z（深綠色）和H3K27me3（紅色）標記。
D. Metagenes圖顯示了在WT和arp6突變體（該突變體在H2A.Z摻入受影響的TE亞集中存在缺陷）中H3K27me3（上圖）和H2A.Z（下圖）的水平。
E. Metagenes圖顯示了在WT和atbmi1a/b/c突變體（該突變體在H2AK121ub沉積受影響的TE亞集中存在缺陷）中H3K27me3（上圖）和H2AK121ub（下圖）的水平。
F. Metagenes圖顯示了在WT和ref6 elf6 jmj13三重H3K27me3去甲基化酶突變體中H3K27me3的水平。左側圖表示在WT中已被H3K27me3標記但在ref6 elf6 jmj13中該標記增加的TEs。右側圖表示在WT中未被H3K27me3標記但在ref6 elf6 jmj13中該標記顯現的TEs。
G. 代表性基因組瀏覽器視圖展示了來自第3類的2個TEs在野生型和ref6 elf6 jmj13中的H3K27me3（紅色）標記。
H. 代表性瀏覽器視圖展示TE在野生型和swn clf雙突變體中的H3K27me3（紅色）和RNA（藍色）。
I. 箱線圖顯示與野生型相比，在swn clf雙突變體中顯著上調的第3類TEs（4656個中有3161個）。
（3）H3K27me3標記以順式決定方式被招募到新插入的轉基因TEs上
通過將三個不同的COPIA LTR逆轉錄轉座子序列克隆到二元載體中，并將其插入植物基因組，研究新插入的TEs是否能夠招募H3K27me3。結果表明，這些新插入的TEs能夠以序列特異性的方式招募H3K27me3，表明H3K27me3的招募依賴于TE序列本身的內在特征。
圖3：新插入的TE序列可以以一種指導性的方式從頭招募H3K27me3。
A. 實驗方案：將單個TE序列克隆到二元載體中，將其引入植物基因組，并在T1代的大規模植株群體（15-20株）中通過H3K27me3 ChIP-seq進行研究，以稀釋位置效應。
B. 左側圖：代表性基因組瀏覽器視圖顯示在兩個獨立的植物群體中，H3K27me3的平均分布（IP-INPUT）在COPIA12B序列（頂部圖）上，這些植物要么被轉化了無關的轉基因（Ctrl），要么被轉化了感興趣的TE。在“Ctrl”軌跡中的H3K27me3信號反映內源TE的H3K27me3狀態。在“Tr.”軌跡中的H3K27me3信號反映內源+轉基因的H3K27me3狀態：與對照線相比更高的信號表明除了內源基因外，轉基因TE上也招募了H3K27me3。轉基因群體之間的變異性反映了轉基因TE拷貝數的差異。中間圖：UBQ和FLC分別作為H3K27me3招募的陰性和陽性對照。右側圖：通過在引入SNP的區域對內源和轉基因COPIA12B序列進行H3K27me3免疫沉淀的定量來確定轉基因上的招募。
C. 左、中和右圖與B中的COPIA21序列相同。
（4）群體水平上的TE中在DNA甲基化和Polycomb標記之間轉換
通過比較擬南芥不同自然生態型（如Col-0和KBS-Mac-74）的H3K27me3和DNA甲基化數據，發現存在一類TEs（稱為“bifrons”），其在不同生態型中表現出表觀遺傳狀態的轉換，即從DNA甲基化到H3K27me3或反之。
圖4：通過不同生態型之間的比較，可視化TEs上沉默表觀遺傳標記之間的轉換。
A. 維恩圖顯示在兩種不同生態型（Col-0和KBS-Mac-74）中，被H3K27me3標記的TEs（頂部，紅色數字）和被DNA甲基化標記的TEs（底部，灰色數字）。兩個維恩圖的交集顯示了在一種生態型中被H3K27me3標記而在另一種生態型中被H3K9me2標記的TEs（107個）。
B. 盒須圖顯示在Col-0和KBS-Mac-74中，八個不同TE簇的H3K9me2水平（以RPKM表示）和H3K27me3水平。
C. 代表性基因組瀏覽器視圖顯示在Col-0和KBS-Mac-74兩個生態型中，一個同源TE拷貝的H3K27me3和DNA甲基化水平（紅色：H3K27me3，深灰色：CG甲基化，灰色：CHG甲基化，淺灰色：CHH甲基化，黑色條：TE注釋）。
（5）某些TEs上H3K27me3的沉積與TE的順式決定因子以及反式作用因子在遺傳上相關
通過對近500個擬南芥自然生態型的DNA甲基化數據進行全基因組關聯研究（GWAS），發現TEs的表觀遺傳狀態轉換與TE序列本身（cis-determinants）以及參與DNA甲基化的轉錄因子（trans factors）相關。
圖5：表觀遺傳轉換的遺傳決定因子。
A. 圖表顯示了一個同源TE，即COPIA12D（AT5TE36920）的DNA甲基化值，以及在三個序列環境中（CG、CHG和CHH）的甲基化密度分布情況。
B. 曼哈頓圖展示了靶向COPIA12D（AT5TE36920）的單變量全基因組關聯研究（GWAS）結果，分別為mCG（上圖）、mCHG（中圖）和mCHH（下圖）。水平線表示全基因組顯著性水平。黃色框表示與DNA甲基化相關的反式作用因子的峰值，粉色框表示TE的順式區域。
C. 130個不同生態型中AT5TE36920序列的系統發育樹。右側標示了遺傳距離。紅色加粗的生態型表示COPIA12D無DNA甲基化，被認為被H3K27me3標記。黑色的生態型表示COPIA12D存在DNA甲基化。灰色的生態型表示沒有關于COPIA12D表觀遺傳狀態的信息。
易小結
本研究揭示了通過ChIP-seq等技術擬南芥中TEs的一種與H3K27me3相關的可變沉默機制。此外，研究還發現了TEs在物種水平上表觀遺傳狀態的動態轉換，這一現象可能擴展到其他多細胞真核生物。這些發現挑戰了傳統觀念，即擬南芥TEs僅通過DNA甲基化進行沉默，并為理解TEs在進化中的作用提供了新的視角。
ChIP-seq和BS測序技術在本研究中的作用
ChIP-seq技術：用于檢測H3K27me3在TEs上的分布情況，揭示了TEs的表觀遺傳特征以及H3K27me3與H2A.Z和H2Aub的共定位。通過ChIP-seq，研究人員鑒定出哪些TEs被H3K27me3標記，并分析這些標記的動態變化。
BS技術：用于分析TEs的DNA甲基化狀態，與ChIP-seq數據相結合，幫助研究人員理解TEs的表觀遺傳狀態轉換。通過亞硫酸鹽測序，研究人員能夠確定TEs在不同生態型中DNA甲基化差異，從而揭示表觀遺傳狀態轉換的分子基礎。
參考文獻：
Hure, V., Piron-Prunier, F., Yehouessi, T. et al. Alternative silencing states of transposable elements in Arabidopsis associated with H3K27me3. Genome Biol 26, 11 (2025). https://doi.org/10.1186/s13059-024-03466-6
近日，法國巴黎薩克雷大學細胞綜合生物學研究所Angélique Déléris團隊以模式生物擬南芥為研究對象，研究了植物中轉座元件（TEs）的表觀遺傳沉默機制，特別是與H3K27me3（組蛋白H3K27三甲基化）相關的沉默狀態。研究結果揭示了在野生型擬南芥中，許多TEs可以被H3K27me3單獨靶向并沉默（而不依賴DNA甲基化沉默機制）。此外，研究還發現了TEs在不同擬南芥自然生態型之間存在表觀遺傳狀態的轉換，即從DNA甲基化到H3K27me3的相互轉換，這一現象被稱為“bifrons”。相關研究成果以“Alternative silencing states of transposable elements in Arabidopsis associated with H3K27me3”為題發表于《Genome Biology》（IF：10.1）期刊。
標題：Alternative silencing states of transposable elements in Arabidopsis associated with H3K27me3（擬南芥中與 H3K27me3 相關的轉座因子可變沉默狀態）
發表時間：2025-01-20
期刊：Genome Biology
影響因子：IF10.1/Q1
技術平臺：ChIP-seq、BS
研究摘要
DNA/H3K9甲基化和Polycomb蛋白組（Polycomb-group，PcG）-H3K27me3沉默通路長期以來被認為在哺乳動物、植物和真菌中是互斥的，并且分別特異性地作用于轉座元件（TEs）和基因。但即使在DNA/H3K9甲基化機制缺失情況下，許多TEs仍然可以被H3K27me3靶向，有時甚至與DNA甲基化共存。
本研究結果揭示了在野生型擬南芥植物中，TEs也可以被H3K27me3單獨靶向并沉默。這些被H3K27me3標記的TEs不僅包括退化殘跡，還包括看似完整的拷貝，它們顯示出響應性PcG靶基因的表觀遺傳特征以及活躍的H3K27me3調控。同時，H3K27me3可以以TE特異性方式沉積在新插入的轉基因TE序列上，表明沉默由順式（ cis）作用決定。最后通過比較擬南芥的自然生態型發現了一類TEs（稱為“bifrons”），它們的標記取決于生態型，要么被DNA甲基化標記，要么被H3K27me3標記。這種差異可以追溯到TEs的內在特征以及反式作用因子，并揭示TEs在其生命周期中表觀遺傳狀態變化。
總之，本研究揭示了開花植物中與H3K27me3相關的可變TE沉默模式，同時還表明了在物種水平上兩種表觀遺傳標記（DNA甲基化和H3K27me3）之間存在動態轉換，這一新的范式可能擴展到其他多細胞真核生物。
研究方法
（1）ChIP-seq技術：檢測H3K27me3在TEs上的分布情況。
（2）BS技術：用于分析TEs的DNA甲基化水平。
結果圖形
（1）在野生型擬南芥植物中，許多TE只由H3K27me3標記
研究發現，擬南芥基因組中有超過4000個TEs被H3K27me3標記，這些TEs不僅包括退化的殘跡，還包括看似完整的拷貝。這些TEs顯示出與響應環境或發育信號的經典PcG靶基因相似的染色質特征，其H3K27me3模式受到組蛋白H3K27去甲基化酶的積極調控。
根據H3K27me3和DNA甲基化的覆蓋長度，將TEs分為四類。其中，“class 3”僅被H3K27me3標記，占TE總數的15%，但僅占TE堿基的8.4%。這些TEs傾向于分布在短TE類別中（尤其是小于1kb的TE），而長TEs（大于3.5kb）通常與DNA甲基化相關，盡管一小部分長TEs（大于3.5kb）僅被H3K27me3標記。
這些TEs在基因組中的分布與DNA甲基化的TEs不同，它們不僅存在于異染色質區域，還分散在常染色質臂和近著絲粒區域。
圖1：在野生型擬南芥（Col-0）中，許多轉座元件（TEs）被H3K27me3標記。
A. 代表性基因組瀏覽器視圖顯示野生型Col-0中兩個被H3K27me3標記的TEs的H3K27me3（紅色）、DNA甲基化（灰色）和組成型異染色質組蛋白變體H2A.W（灰色）水平。
B. 基于表觀遺傳修飾的TE分類的維恩圖。當CG甲基化在TE長度上的平均值＞50%時，TE被定義為“DNA甲基化”（類別1-2）。當H3K27me3 peaks至少覆蓋TE長度的20%時，TE被定義為處于H3K27me3狀態。
C. 按TE長度分類的TE類別的分布堆疊條形圖。
D. 對大于3.5 kb的TE進行LTR CoPIa預測結構域數量箱線圖，ns=不顯著。
E. 顯示大于3.5 kb的TE在基因組中分布示意圖。
F. 按TE長度分類的所有TEs或H3K27me3標記的TEs的TE超家族分布堆疊條形圖。
G. 顯示TE亞家族成員被H3K27me3標記的百分比與TE拷貝數量之間的相關性圖。
H. 基于每個TE拷貝的H3K27me3水平的熱圖。上圖：ATCOPIA12；下圖：ATCOPIA48。
（2）H3K27me3標記的TEs具有沉默且響應的基因表觀遺傳特征，其轉錄受PcG抑制
H3K27me3標記的TEs中有23%和22%分別含有H2A.Z或H2AK121ub標記，這些標記通常與動態轉錄抑制基因相關。這表明這些TEs具有沉默但可響應的基因特征。
在arp6（H2A.Z沉積缺失）和atbmi（H2AK121ub沉積缺失）突變體中，部分TEs的H3K27me3水平降低，表明H3K27me3的沉積依賴于H2A.Z和H2AK121ub。此外，在ref6 elf6 jmj13三重突變體中，許多H3K27me3標記的TEs顯示出更高的H3K27me3水平，表明這些TEs的H3K27me3模式受組蛋白去甲基化酶調控。
在swn clf PRC2雙突變體中，約2/3的H3K27me3標記的TEs顯著上調，表明H3K27me3在擬南芥中可以轉錄抑制TEs表達。
圖2：H3K27me3在TEs上可與H2AUb和H2A.Z相關聯，表現出活躍的去甲基化和轉錄抑制。
A. 堆疊條形圖顯示在H3K27me3標記的TEs中，按大小范圍分類的被H2A.Z變體或H2AK121泛素化標記TEs的分布情況。如果一個TE同時存在H3K27me3和H2A.Z或H3K27me3和H2AK121ub的峰重疊，則該TE被認為共標記。
B. 維恩圖顯示在大于3.5 kb的TEs上H3K27me3、H2A.Z變體和H2AK121ub的存在情況。
C. 代表性基因組瀏覽器視圖展示來自第3類（被H3K27me3標記）的2個TEs的ChIP-seq數據，顯示了野生型（WT）中的H2AK121ub（淺綠色）、H2A.Z（深綠色）和H3K27me3（紅色）標記。
D. Metagenes圖顯示了在WT和arp6突變體（該突變體在H2A.Z摻入受影響的TE亞集中存在缺陷）中H3K27me3（上圖）和H2A.Z（下圖）的水平。
E. Metagenes圖顯示了在WT和atbmi1a/b/c突變體（該突變體在H2AK121ub沉積受影響的TE亞集中存在缺陷）中H3K27me3（上圖）和H2AK121ub（下圖）的水平。
F. Metagenes圖顯示了在WT和ref6 elf6 jmj13三重H3K27me3去甲基化酶突變體中H3K27me3的水平。左側圖表示在WT中已被H3K27me3標記但在ref6 elf6 jmj13中該標記增加的TEs。右側圖表示在WT中未被H3K27me3標記但在ref6 elf6 jmj13中該標記顯現的TEs。
G. 代表性基因組瀏覽器視圖展示了來自第3類的2個TEs在野生型和ref6 elf6 jmj13中的H3K27me3（紅色）標記。
H. 代表性瀏覽器視圖展示TE在野生型和swn clf雙突變體中的H3K27me3（紅色）和RNA（藍色）。
I. 箱線圖顯示與野生型相比，在swn clf雙突變體中顯著上調的第3類TEs（4656個中有3161個）。
（3）H3K27me3標記以順式決定方式被招募到新插入的轉基因TEs上
通過將三個不同的COPIA LTR逆轉錄轉座子序列克隆到二元載體中，并將其插入植物基因組，研究新插入的TEs是否能夠招募H3K27me3。結果表明，這些新插入的TEs能夠以序列特異性的方式招募H3K27me3，表明H3K27me3的招募依賴于TE序列本身的內在特征。
圖3：新插入的TE序列可以以一種指導性的方式從頭招募H3K27me3。
A. 實驗方案：將單個TE序列克隆到二元載體中，將其引入植物基因組，并在T1代的大規模植株群體（15-20株）中通過H3K27me3 ChIP-seq進行研究，以稀釋位置效應。
B. 左側圖：代表性基因組瀏覽器視圖顯示在兩個獨立的植物群體中，H3K27me3的平均分布（IP-INPUT）在COPIA12B序列（頂部圖）上，這些植物要么被轉化了無關的轉基因（Ctrl），要么被轉化了感興趣的TE。在“Ctrl”軌跡中的H3K27me3信號反映內源TE的H3K27me3狀態。在“Tr.”軌跡中的H3K27me3信號反映內源+轉基因的H3K27me3狀態：與對照線相比更高的信號表明除了內源基因外，轉基因TE上也招募了H3K27me3。轉基因群體之間的變異性反映了轉基因TE拷貝數的差異。中間圖：UBQ和FLC分別作為H3K27me3招募的陰性和陽性對照。右側圖：通過在引入SNP的區域對內源和轉基因COPIA12B序列進行H3K27me3免疫沉淀的定量來確定轉基因上的招募。
C. 左、中和右圖與B中的COPIA21序列相同。
（4）群體水平上的TE中在DNA甲基化和Polycomb標記之間轉換
通過比較擬南芥不同自然生態型（如Col-0和KBS-Mac-74）的H3K27me3和DNA甲基化數據，發現存在一類TEs（稱為“bifrons”），其在不同生態型中表現出表觀遺傳狀態的轉換，即從DNA甲基化到H3K27me3或反之。
圖4：通過不同生態型之間的比較，可視化TEs上沉默表觀遺傳標記之間的轉換。
A. 維恩圖顯示在兩種不同生態型（Col-0和KBS-Mac-74）中，被H3K27me3標記的TEs（頂部，紅色數字）和被DNA甲基化標記的TEs（底部，灰色數字）。兩個維恩圖的交集顯示了在一種生態型中被H3K27me3標記而在另一種生態型中被H3K9me2標記的TEs（107個）。
B. 盒須圖顯示在Col-0和KBS-Mac-74中，八個不同TE簇的H3K9me2水平（以RPKM表示）和H3K27me3水平。
C. 代表性基因組瀏覽器視圖顯示在Col-0和KBS-Mac-74兩個生態型中，一個同源TE拷貝的H3K27me3和DNA甲基化水平（紅色：H3K27me3，深灰色：CG甲基化，灰色：CHG甲基化，淺灰色：CHH甲基化，黑色條：TE注釋）。
（5）某些TEs上H3K27me3的沉積與TE的順式決定因子以及反式作用因子在遺傳上相關
通過對近500個擬南芥自然生態型的DNA甲基化數據進行全基因組關聯研究（GWAS），發現TEs的表觀遺傳狀態轉換與TE序列本身（cis-determinants）以及參與DNA甲基化的轉錄因子（trans factors）相關。
圖5：表觀遺傳轉換的遺傳決定因子。
A. 圖表顯示了一個同源TE，即COPIA12D（AT5TE36920）的DNA甲基化值，以及在三個序列環境中（CG、CHG和CHH）的甲基化密度分布情況。
B. 曼哈頓圖展示了靶向COPIA12D（AT5TE36920）的單變量全基因組關聯研究（GWAS）結果，分別為mCG（上圖）、mCHG（中圖）和mCHH（下圖）。水平線表示全基因組顯著性水平。黃色框表示與DNA甲基化相關的反式作用因子的峰值，粉色框表示TE的順式區域。
C. 130個不同生態型中AT5TE36920序列的系統發育樹。右側標示了遺傳距離。紅色加粗的生態型表示COPIA12D無DNA甲基化，被認為被H3K27me3標記。黑色的生態型表示COPIA12D存在DNA甲基化。灰色的生態型表示沒有關于COPIA12D表觀遺傳狀態的信息。
易小結
本研究揭示了通過ChIP-seq等技術擬南芥中TEs的一種與H3K27me3相關的可變沉默機制。此外，研究還發現了TEs在物種水平上表觀遺傳狀態的動態轉換，這一現象可能擴展到其他多細胞真核生物。這些發現挑戰了傳統觀念，即擬南芥TEs僅通過DNA甲基化進行沉默，并為理解TEs在進化中的作用提供了新的視角。
ChIP-seq和BS測序技術在本研究中的作用
ChIP-seq技術：用于檢測H3K27me3在TEs上的分布情況，揭示了TEs的表觀遺傳特征以及H3K27me3與H2A.Z和H2Aub的共定位。通過ChIP-seq，研究人員鑒定出哪些TEs被H3K27me3標記，并分析這些標記的動態變化。
BS技術：用于分析TEs的DNA甲基化狀態，與ChIP-seq數據相結合，幫助研究人員理解TEs的表觀遺傳狀態轉換。通過亞硫酸鹽測序，研究人員能夠確定TEs在不同生態型中DNA甲基化差異，從而揭示表觀遺傳狀態轉換的分子基礎。
參考文獻：
Hure, V., Piron-Prunier, F., Yehouessi, T. et al. Alternative silencing states of transposable elements in Arabidopsis associated with H3K27me3. Genome Biol 26, 11 (2025). https://doi.org/10.1186/s13059-024-03466-6
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