染色质重塑复合体通过直接调控核小体的分布和密度进而影响转录因子对于目标基因的结合，在动植物生长发育中发挥着重要作用。拟南芥的染色质也存在着和动物类似的高级结构，比如染色质区域以及A/B区室。然而，植物染色质重塑复合体是否以及如何调控染色体的三维高级结构却几乎未知。2022年4月22日，蛋白质与植物基因研究国家重点实验室、北京大学现代农学院、北京大学-清华大学生命科学联合中心周岳课题组在The Plant Cell上在线发表了题为“Chromatin remodeling complexes regulate genome architecture in Arabidopsis”的研究论文，揭示了染色体重塑复合体通过调控核小体的分布和密度来维持H3K27me3水平进而阻止染色体区室翻转的分子机制。
周岳课题组收集了拟南芥4类保守的染色体重塑复合体ATPase催化亚基的突变体，通过遗传学和多组学方法分析了这4类核心亚基突变体的染色体3D结构。研究结果显示4类不同的染色质重塑复合体的突变体都展现了染色质区室翻转的现象，同时区室强度也显著降低。染色质区室的转变主要发生在B区室向A区室翻转，突变后的4类染色质重塑复合体在染色体臂都形成了连续的A区室。进一步的分析发现翻转的B区室富集H3K27me3修饰，且H3K27me3水平在4类不同的染色质重塑因子突变体内的区室翻转区域有显著降低。通过对比H3K27me3完全消除的突变体，发现高水平的H3K27me3修饰可以阻止区室发生翻转。为了回答染色质重组复合体如何维持H3K27me3水平，通过MNase-seq检测了核小体的密度和分布。研究数据表明4类不同的染色质重塑复合体通过维持核小体密度和调控核小体分布，影响H3K27me3水平，进而阻止染色体区室翻转（图一）。
图一 染色体重塑复合体调控植物染色体高级结构
北京大学现代农学院博士后杨婷婷，北京大学前沿交叉学科研究院博士生王鼎岳、田广梅及北京大学现代农学院博士后孙林华为本文并列第一作者，北大-清华生命科学联合中心、北京大学现代农学院周岳研究员为论文通讯作者。中国科学院遗传与发育生物学研究所也参与了该研究。该研究得到国家自然科学基金、蛋白质与植物基因研究国家重点实验室、北京大学现代农学院、北大-清华生命科学联合中心的资助。
本课题组常年招收博士研究生，欢迎对植物表观研究领域感兴趣的同学报名CLS生命中心和PTN项目，或者北京大学现代农学院。
