扰动拟南芥中DNA修复与染色质状态的突变后果

突变率在生物体基因组中并非均一分布，而是与多种因素相关，包括一级序列、DNA甲基化、基因含量、染色质可及性、复制时序等。已有研究表明，DNA修复通路通过对某些区域的修复效率高于其他区域，参与了这种变异的形成，这一过程有时还会通过与基因相关的组蛋白修饰相互作用来实现。然而，对于不同DNA修复通路在塑造基因组内突变率变异中的相对重要性，以及扰动染色质状态的突变后果，人们仍知之甚少。本文利用 nanorate 测序，对若干DNA修复和染色质相关的拟南芥突变体中的体细胞突变率进行了定量分析。我们发现，与基因组其他区域相比，NER 和 MMR 在转座元件（TEs）中所抑制的突变比例更小，表明这些通路在异染色质中的效率较低。MMR 在可及染色质区域中似乎更高效，因为其缺失几乎消除了该区域中较低的突变率。TC-NER 是唯一在基因中的效率高于非基因、非TE区域的通路，这表明只有 TC-NER 会特异性靶向基因。我们对六种组蛋白修饰/变体相关突变体进行了检测，但只有一种（h2a.w.7）表现出改变的突变率。相较之下，染色质重塑因子突变体 ddm1 以及两个 RNA 指导的 DNA 甲基化（RdDM）突变体的突变率升高。RdDM 突变体的总体突变率翻倍，但这一增加并未局限于 RdDM 靶区域，提示其可能与转录变化、基因组不稳定性或DNA修复中的次级功能有关。

突变率在生物体全基因组范围内存在差异，并与多种因素相关，包括一级序列、DNA甲基化、基因内容、染色质可及性、复制时序等。先前研究表明，DNA修复通路通过以不同效率修复特定区域而非其他区域，促成了这种差异，这一过程有时还与基因相关的组蛋白修饰相互作用。然而，对于不同DNA修复通路在塑造基因组内突变率变异中的相对重要性，以及扰动染色质状态的突变后果，目前仍知之甚少。本文利用纳米级测序技术，对若干DNA修复和染色质相关的拟南芥突变体中的体细胞突变率进行了定量分析。我们发现，与基因组其他区域相比，NER和MMR在转座元件（TEs）中所阻止的突变比例更小，表明这些通路在异染色质中的效率较低。MMR在可及染色质区域中似乎更为高效，因为其功能缺失几乎消除了该区域中较低的突变率。TC-NER是唯一在基因中的效率高于非基因、非TE区域的通路，这表明只有TC-NER会特异性靶向基因。我们对6个组蛋白修饰/变体相关突变体进行了测定，但只有一个（h2a.w.7）表现出改变的突变率。相较之下，染色质重塑因子突变体ddm1以及两个RNA介导的DNA甲基化（RdDM）突变体的突变率升高。RdDM突变体的总体突变率增加了一倍，但这种增加并未局限于RdDM靶区域，提示其可能涉及转录变化、基因组不稳定性，或在DNA修复中的次级功能。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.04.742834v1?rss=1

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