Insights into the role of an Arabidopsis nuclear matrix binding protein AHL22 in chromatin regulation and hypocotyl growth

Abstract

The nuclear matrix is a nuclear compartment with diverse functions in chromatin regulation and transcription. However, how this structure influences epigenetic modifications and gene expression in plants is largely unknown. Here we showed that a nuclear matrix binding protein, AHL22, together with two transcriptional repressors FRS7 and FRS12, regulates hypocotyl elongation by suppressing the expression of a group of SMALL AUXIN UP RNA genes (SAURs) in Arabidopsis thaliana. The repression of SAURs depended on the attachment of SAUR loci to the nuclear matrix. In addition, the AHL22 complex recruited the histone deacetylase HDA15 to SAUR loci, leading to the removal of H3ac at SAUR loci. Taken together, our results indicate that MAR-binding proteins act as a hub for chromatin and epigenetic regulators, and illustrate a novel mechanism by which nuclear matrix attachment to chromatin regulates histone modifications, transcription, and hypocotyl elongation.

Die Kernmatrix ist ein Kernkompartiment mit diversen Funktionen bei der Chromatinregulierung und -transkription. Wie diese Struktur epigenetische Modifikationen und die Genexpression in Pflanzen beeinflusst, ist jedoch weitgehend unbekannt. Hier haben wir gezeigt, dass ein Kernmatrix-Bindungsprotein, AHL22, zusammen mit zwei transkriptionellen Repressoren FRS7 und FRS12 die Hypokotylverlängerung reguliert, indem es die Expression einer Gruppe von SMALL AUXIN UP RNA-Genen (SAURs) in Arabidopsis thaliana unterdrückt. Die Unterdrückung von SAURs hing von der Anheftung von SAUR-Loci an die Kernmatrix ab. Darüber hinaus rekrutierte der AHL22-Komplex die Histon-Deacetylase HDA15 an SAUR-Loci, was zur Entfernung von H3ac an SAUR-Loci führte. Zusammengenommen zeigen unsere Ergebnisse, dass MAR-bindende Proteine als Knotenpunkt für Chromatin und epigenetische Regulatoren fungieren und einen neuartigen Mechanismus veranschaulichen, durch den die Anheftung der Kernmatrix an Chromatin Histonmodifikationen, Transkription und Hypokotylverlängerung reguliert.