211 research outputs found
Genome-wide evidence for local DNA methylation spreading from small RNA-targeted sequences in Arabidopsis
No full textTransposable elements (TEs) and their relics play major roles in genome evolution. However, mobilization of TEs is usually deleterious and strongly repressed. In plants and mammals, this repression is typically associated with DNA methylation, but the relationship between this epigenetic mark and TE sequences has not been investigated systematically. Here, we present an improved annotation of TE sequences and use it to analyze genome-wide DNA methylation maps obtained at single-nucleotide resolution in Arabidopsis. We show that although the majority of TE sequences are methylated, similar to 26% are not. Moreover, a significant fraction of TE sequences densely methylated at CG, CHG and CHH sites (where H = A, T or C) have no or few matching small interfering RNA (siRNAs) and are therefore unlikely to be targeted by the RNA-directed DNA methylation (RdDM) machinery. We provide evidence that these TE sequences acquire DNA methylation through spreading from adjacent siRNA-targeted regions. Further, we show that although both methylated and unmethylated TE sequences located in euchromatin tend to be more abundant closer to genes, this trend is least pronounced for methylated, siRNA-targeted TE sequences located 5' to genes. Based on these and other findings, we propose that spreading of DNA methylation through promoter regions explains at least in part the negative impact of siRNA-targeted TE sequences on neighboring gene expression
Assessing the control of transposable elements by DNA methylation in Arabidopsis thaliana
No full textLes éléments transposables (ET) et leur reliques sont des composants majeurs des génomes eucaryotes. Ils sont potentiellement hautement mutagéniques car leur prolifération peut engendrer des réarrangements chromosomiques, des interruptions de gènes ou affecter l’expression génique par interférence transcriptionnelle. Néanmoins, peu d’ET sont généralement mobiles dans les génomes grâce à l’action de mécanismes qui restreignent leur activité comme la méthylation de l’ADN chez les mammifères et les plantes. De fait, chez Arabidopsis thaliana, une perte sévère de méthylation de l’ADN causée par une mutation dans le gène codant la protéine remodeleuse de chromatine DDM1 (DECREASE IN DNA METHYLATION 1) engendre l’accumulation massive de transcrits correspondants à des séquences d’ET. En revanche, peu d’ET semblent être mobilisés suite à cette réactivation transcriptionnelle. Nous proposons ici de déterminer (1) l’étendue de la mobilisation des ET suite à la perte de méthylation de l’ADN, (2) la distribution des nouvelles insertions d’ET le long du génome d’Arabidopsis et (3) les conséquences des nouvelles insertions d’ET sur l’expression des gènes situés à proximité. Dans ce but, nous avons séquencé le génome d’une cinquantaine d’epiRIL (epigenetic Recombinant Inbred Lines) dérivées d’un croisement entre une plante sauvage et un mutant ddm1. Suite au croisement retour de la F1 avec une plante sauvage et sélection des individus F2 homozygotes pour l’allèle sauvage DDM1, les epiRIL ont été propagées au travers de 6 autofécondations successives. Les epiRIL permettent donc l’étude détaillée des évènements de transpositions juste après qu’ils aient eu lieu. Pour identifier les évènements de transpositions dans ces lignées nous avons mis au point TE-tracker, un programme basé sur les données issues du séquençage Illumina de banques maite-pair. Par cette approche, nous avons montré que les ET mobiles dans ddm1 et les epiRIL appartiennent à seulement une quinzaine environ des >300 familles identifiées dans le génome d’Arabidopsis. Qui plus est, on observe des variations importantes de fréquences et dynamiques de transpositions entre les différentes familles d’ET ce qui suggère l’existence de mécanismes additionnels contrôlant la transposition. Les analyses moléculaires réalisées sur un sous-ensemble des ET mobilisés appartenant à différentes familles ont notamment montré que ces différences sont dues en grande partie aux différentes modalités d’établissement du contrôle épigénétique sur les ET nouvellement insérés. D’autre part, nos analyses indiquent que la distribution des nouvelles insertions d’ET diffère grandement de celle des copies résidentes. Ce résultat suggère donc que la suraccumulation des séquences d’ET dans les régions péricentromériques du génome d’Arabidopsis n’est pas due à un ciblage spécifique des insertions dans ces régions, mais est plutôt la conséquence de leur élimination des bras chromosomiques. Enfin, nous avons cherché à déterminer dans quelle mesure la méthylation de l’ADN associée aux séquences répétées a un impact sur l’expression des gènes situés à proximité en étudiant des mutants affectés dans les différentes voies de la méthylation de l’ADN. Par des analyses phénotypiques et moléculaires nous avons montré que, même si la plupart des gènes d’Arabidopsis n’est pas affectée par l’état de méthylation des séquences répétées situées à proximité, deux voies de la méthylation de l’ADN agissent ensemble pour maintenir l’expression normale d’un petit nombre de gènes ayant des effets pléiotropes situés proximité de séquences répétées. La méthylation de l’ADN agit donc comme un double système de contrôle pour assurer l’expression normale d’un petit nombre de gènes clefs localisés a proximité de séquences répétées.Transposable elements (TEs) and their relics are major components of eukaryotic genomes. TEs are potentially highly mutagenic as their proliferation can cause chromosomal rearrangements, disrupt genes or affect gene expression through transcriptional interference. However, few TEs are usually mobile within genomes at any one time thanks to potent mechanisms that restrain their activity, such as DNA methylation in mammals and plants. Thus, in the flowering plant Arabidopsis, severe loss of DNA methylation caused by mutations in the chromatin remodeler gene DDM1 triggers massive accumulation of transcripts corresponding to TEs. Yet, comparatively few TEs appear to be mobilized as a result. Here, we set out to determine (1) the extent to which DNA methylation prevents TE mobilization, (2) where do TEs insert following their reactivation and (3) what are the consequences of new TE insertions on the expression of neighboring genes. To this ends, we have sequenced the genome of over 50 epigenetic Recombinant Inbred Lines (epiRILs) that were derived from a cross between a wild type and an isogenic ddm1 mutant line. After backcrossing of the F1 and selection of the progeny homozygous for wild-type DDM1, the epiRILs were propagated through six rounds of selfing. The epiRILs therefore permit a detailed assessment of transposition events soon after they have occurred. In order to identify TE mobilization in the epiRILs we developed TE-tracker, a pipeline based on Illumina sequencing of mate pairs libraries. Using this approach, we could show that although both retroelements and DNA transposons are mobilized in ddm1 and the epiRILs, mobile TEs belong to only a dozen or so of the >300 TE families identified in the Arabidopsis genome. Furthermore the rate and dynamics of transposition vary dramatically between TE families, suggesting the existence of additional mechanisms controlling transposition. Molecular analysis performed on a subset of those mobile TEs belonging to distinct families show that these differences are greatly due to different modality of establishment of epigenetic control over newly inserted TEs. In addition, our analysis indicates that the distribution of new TE insertions differs dramatically from the one of resident copies. These findings provide compelling evidence that over accumulation of TE sequences in the pericentromeric regions of the Arabidopsis genome is not due to specific targeting of TEs, but rather to their elimination from chromosome arms. Finally, we assessed the extent to which repeat-associated DNA methylation impacts the expression of neighboring genes by studying mutants affected in different methylation pathways. Phenotypic and molecular analyses reveal that, even though most Arabidopsis genes are not detectably sensitive to the methylation status of neighboring repeats, two DNA methylation pathways act together to maintain the normal expression of only a very small number of genes near repeats and that these genes tend to have pleiotropic effects. Then, DNA methylation acts as a double-lock system to ensure the normal expression of a small number of key genes located near repeats
Study of epigenetic changes associated with repeated sequences as a source of heritable phenotypic changes in Arabidopsis thaliana
No full textDes changements de méthylation de l’ADN peuvent affecter l’expression des gènes et pour certains être transmis au travers des générations. De telles « épimutations » qui concernent des groupes de cytosines à proximité ou dans les gènes sont donc une source potentielle de variation phénotypique héritable en absence de changements de la séquence de l’ADN. Chez les plantes la méthylation de l’ADN est cependant principalement observée au niveau des séquences répétées. Il reste à déterminer dans quelle mesure les changements de méthylation au niveau de ce type de séquences peuvent être héritées et affecter les phénotypes. Afin de répondre à ces questions, plus de 500 épiRIL (epigenetic Recombinant Inbred Lines) quasi-isogéniques a été générée chez Arabidopsis thaliana. Cette population a été obtenue par le croisement d’un parent sauvage et d’un parent mutant pour le gène DDM1 présentant une très forte réduction du taux de méthylation de l’ADN. Après un rétrocroisement de la F1 avec une plante sauvage, les individus sauvages pour le gène DDM1 ont été sélectionnés et propagées sur 6 générations par autofécondation. Nous avons montré par l’analyse du méthylome de plus de 100 épiRIL que l’hypométhylation induite par ddm1 présente selon les séquences affectées différents degrés de transmission au travers des générations. La réversion de l’hypométhylation concerne des régions associées à une abondance élevée en sRNA de 24 nt. Nous avons utilisé l’hypométhylation stablement transmise dans les épiRIL induite par ddm1 afin de détecter des QTL (Quantitative Trait Loci) affectant le temps de floraison et la longueur de la racine primaire, deux caractères pour lesquels les variations observées dans les épiRIL présentent une héritabilité importante. En dernier lieu, nous avons recherché par différentes approches les variations causales de ces QTL.Loss or gain of DNA methylation can affect gene expression and is sometimes transmitted across generations. Such epigenetic alterations, which concern clusters of cytosines located near or within genes, are thus a source of heritable phenotypic variation in the absence of DNA sequence change. In plants however, DNA methylation targets repeat elements predominantly and it remains unclear to which extent DNA methylation changes over repeat sequences can be inherited and affect phenotypes. To address these issues, a population of near-isogenic, epigenetic Recombinant Inbred Lines (epiRILs) was generated in Arabidopsis thaliana. These were derived from a cross between a wild type and an isogenic ddm1 mutant line, in which DNA methylation is compromised specifically over repeat elements. After backcrossing of the F1 and selection of the progeny homozygous for wild-type DDM1, the epiRILs were propagated through six rounds of selfing. Analysis of the methylomes of more than 100 epiRILs and of the parents, indicates that ddm1-induced hypomethylation exhibit different patterns of inheritance through generations. Reversion of ddm1-induced hypomethylation is observed for regions associated with high level of 24 nt siRNA. Based on these findings, stable ddm1-induced hypomethylated regions were used to map quantitative trait loci (QTL) for flowering time and primary root length, two complex traits for which substantial heritable variation is observed in the epiRIL population. We finally analysed these QTL by different approaches to find their causal variations
Epigenetic variation creates potential for evolution of plant phenotypic plasticity
No full textHeritable variation in plant phenotypes, and thus potential for evolutionary change, can in principle not only be caused by variation in DNA sequence, but also by underlying epigenetic variation. However, the potential scope of such phenotypic effects and their evolutionary significance are largely unexplored.
Here, we conducted a glasshouse experiment in which we tested the response of a large number of epigenetic recombinant inbred lines (epiRILs) of Arabidopsis thaliana – lines that are nearly isogenic but highly variable at the level of DNA methylation – to drought and increased nutrient conditions.
We found significant heritable variation among epiRILs both in the means of several ecologically important plant traits and in their plasticities to drought and nutrients. Significant selection gradients, that is, fitness correlations, of several mean traits and plasticities suggest that selection could act on this epigenetically based phenotypic variation.
Our study provides evidence that variation in DNA methylation can cause substantial heritable variation of ecologically important plant traits, including root allocation, drought tolerance and nutrient plasticity, and that rapid evolution based on epigenetic variation alone should thus be possible
Activités cachées et mobiles du génome / The dynamic genome: hidden and mobile activities
No full textSéminaire organisé par Bernard de Massy (IGH, Montpellier, France) et Déborah Bourc’his (Institut Curie, Paris, France) du 2 au 7 mai 2017 Participants Peter Refsing Andersen, Mireille Betermier, Déborah Bourc’his, Julius Brennecke, Vincent Colot, Jérôme Déjardin, Laurent Duret, Anas Fadloun, Ian Henderson, Todd Macfarlan, Harmit Malik, Robert Martienssen, Bernard de Massy, Didier Mazel, Maria-Elena Torres Padilla, Didier Trono, Jonathan Weitzman Résumé Les activités du génome dépassent large..
Bioinformatic analysis of siRNA control on transposable elements in Arabidopsis thaliana
No full textDe nombreux mécanismes contrôlent et limitent la prolifération des éléments transposables (ET) dans les génomes dont ils menacent l'intégrité structurale et fonctionnelle. Chez les plantes l'interférence ARN (ARNi) joue un rôle important dans ces contrôles via des petits ARN d'environ 20nt qui guident la régulation de l'expression de séquences endogènes ou exogènes par deux types de mécanismes. Un premier mécanisme, partagé par de nombreux organismes eucaryotes, inhibe l'activité d'ARNm par un contrôle post-transcriptionnel. Un deuxième type de régulation, permet un contrôle transcriptionnel de l'activité des ET via un mécanisme appelé RNA directed DNA Methylation (RdDM) qui implique des siARN (« short-interfering RNA ») de 24nt qui guident la méthylation de l'ADN spécifiquement au niveau des séquences d'ET. Les siARN sont impliqués également dans la restauration progressive de la méthylation de l'ADN après une perte induite par la mutation du gène DDM1 (Decrease in DNA Methylation 1). L'objectif de cette thèse est de tirer avantage des technologies de séquençage à haut débit pour caractériser le contrôle des ET par les siARN chez la plante modèle Arabidopsis thaliana.Dans un premier temps, j'ai développé des méthodes et outils bioinformatiques afin de gérer efficacement les données de séquençage à haut débit de banques de petit ARN. Ces outils, regroupés en pipeline, visent à permettre l'étude de l'accumulation des siARN correspondant aux séquences d'ET ou de familles d'ET ainsi que leur visualisation de manière globale ou détaillée.Ces outils ont ensuite été appliqués pour caractériser, dans un contexte sauvage, l'association entre les siARN et les ET afin de déterminer des facteurs pouvant expliquer les différences d'abondance en siARN observées. Ces analyses, réalisées en tenant compte de l'état de méthylation de l'ADN et du contexte génomique des ET apportent une vue statique du contrôle des ET par les siARN et de leur impact sur les gènes situés à proximité.L'analyse de banques de petits ARN de mutants de la voie de l'ARNi a ensuite été réalisée afin mieux caractériser l'impact de la perte de méthylation de l'ADN sur les populations de siARN et notamment définir les mécanismes impliqués dans la production des siARN de 21nt induite dans le mutant ddm1. Ces analyses comparatives du contrôle des ET lors d'une perte de la méthylation de l'ADN ont permis de mettre en évidence une production de siARN de 24nt indépendante de la voie classique du RdDM et de proposer un modèle permettant d'expliquer la production de siARN de 21nt dans le mutant ddm1.Dans un dernier temps, j'ai cherché à mieux définir l'implication des siARN dans la restauration des états de méthylation de l'ADN. Les variations de méthylation de l'ADN induites par la mutation ddm1 ont été caractérisées ainsi que leur stabilité transgénérationnelle au sein d'une population d'epiRIL. La stabilité de l'hypométhylation de l'ADN a été étudiée, au regard de données de séquençage à haut débit de banques de petits ARN de lignées WT, ddm1 ainsi que pour 4 lignées epiRIL, afin d'apporter une notion temporelle à l'étude du contrôle des ET par les siARN.Les résultats soulignent le rôle majeur des petits ARN pour le contrôle des éléments transposables afin de préserver l'intégrité structurale et fonctionnelle du génome et ce, via des mécanismes variés en fonction des ET. Ce travail ouvre la voie vers une analyse du contrôle des ET par les siARN basée sur une approche regroupant les ET en réseaux en fonction des séquences de siARN qu'ils partagent. Cela permettrait d'étudier les « connections-siARN » entre ET afin de, par exemple, explorer l'action en trans des siARN pour la restauration de la méthylation de l'ADN.Many mechanisms control and limit the proliferation of transposable elements (TEs) which could otherwise threaten the structural and functional integrity of the genome. In plants RNA interference (RNAi) plays an important role in this control through small RNAs that guide the expression regulation of endogenous or exogenous sequences by two types of mechanisms. The first such mechanism, shared by many eukaryotic organisms, acts at the post-transcriptionnal level to inhibit the activity of mRNA. A second type of regulation allows the transcriptional control of TEs activity through a mechanism called RNA directed DNA methylation (RdDM) which involves 24nt long siRNA ("short-interfering RNA") that guide DNA methylation specifically on TEs sequences. Furthermore, siRNAs are also involved in the progressive restoration of DNA methylation after a loss induced by mutation of the DDM1 gene (Decrease in DNA Methylation 1). The aim of this thesis is to take advantage of high-throughput sequencing technologies to characterize these TEs controls mechanisms by siRNA in the model plant Arabidopsis thaliana .At first, I developed methods and bioinformatics tools to effectively manage data produced by high-throughput sequencing of small RNA libraries. These tools, combined in a pipeline, are designed to allow the study the accumulation of siRNA corresponding to TE sequences or TE families as well as their global or detailed visualization.These tools were applied to characterize, in a wild type background, the association between siRNA and TEs in order to define factors that may explain the observed differences in siRNA abundance . These analyses were performed by taking into account both DNA methylation states and genomic context. It provides a static view of siRNA control of TEs and their impact on nearby genes. Then, analysis of small RNA libraries from mutants of the RNAi pathway was performed to better characterize the impact of DNA methylation loss on siRNA populations and to define the mechanisms involved in the production of 21nt siRNA induced in the ddm1 mutant. These comparative analyses of the TE control after loss of DNA methylation allow us to highlight the production of 24nt siRNA independently of the classical RdDM pathway and to propose a model explaining the production of 21nt siRNA in the ddm1 mutant. At last, I tried to clarify the involvement of siRNA in the restoration of DNA methylation. Changes in DNA methylation induced by ddm1 mutation were characterized as well as their transgenerational stability in an epiRIL population. The stability of DNA hypomethylation has been studied in relation to high-throughput sequencing of small RNAs data from WT, ddm1 and 4 epiRIL lines. It provides a temporal view of the TE control by siRNA. The results highlight the important role of small RNAs in the control of transposable elements in order to preserve structural and functional integrity of the genome through a variety of mechanisms depending on TE sequences. This work opens the way to the analysis of the siRNA control on TEs based on approaches that combine TEs in networks based on their shared siRNA sequences. It would allow to study "siRNA-connections" between TEs in order to explore, for example, the action in trans of siRNA in the restoration of DNA methylation defect
Assessing the mutational impact of a loss of DNA methylation in Arabidopsis thaliana
No full textChez les plantes et les mammifères, la méthylation de l’ADN est une modification chromatinienne qui joue un rôle pivot dans le maintien de l’intégrité des génomes, notamment au travers de l’extinction épigénétique des éléments transposables (ET). Cependant, dans la mesure où la désamination spontanée des cytosines méthylées, qui peut conduire à des transitions C>T, est plus fréquente que celle des cytosines non méthylées, la méthylation est également intrinsèquement mutagène. Cette mutabilité accrue est de fait très certainement à l’origine de la déplétion en dinucléotides CpG observée dans les génomes de mammifères, naturellement méthylés à ces sites sauf au sein des «îlots CpG». A l’exception de cet effet bien connu, aucune étude à ce jour n’a exploré directement et de façon exhaustive l’impact de la méthylation sur le spectre des mutations spontanées. Dans ce travail, je tire profit d’une population de lignées epiRIL (epigenetic recombinant inbred lines) établie chez la plante Arabidopsis pour évaluer à l’échelle du génome l’impact de la méthylation de l’ADN sur le paysage mutationnel. Les epiRILs dérivent du croisement entre deux parents quasi- isogéniques, l’un sauvage et l’autre porteur d’une mutation conduisant à une réduction de 70% de la méthylation du génome, et il a pu être mis en évidence que des différences parentales de méthylation pouvaient être héritées de façon stable pour >1000 régions le long du génome. Au moyen de données de séquençage disponibles pour >100 epiRIL, j’ai effectué la caractérisation exhaustive des variants ADN (autres qu’ET) uniques à chaque lignée mais également en ségrégation parmi les epiRIL, ce qui constitue à terme une ressource pour les différentes équipes qui utilisent cette population. En analysant le patron de variants uniques, j’ai mis en évidence une réduction spécifique du taux de transitions C>T en lien avec l’hypométhylation stable dans les epiRIL. J’ai aussi pu décrire que si la remobilisation extensive des ET dans cette population a modelé le spectre des insertions et délétions ponctuelles, elle ne se traduit pas pour autant par des réarrangements récurrents. Je présente également les développements méthodologiques mis en place afin d’effectuer la caractérisation de QTL (quantitative trait loci) “épigénétiques” préalablement identifiés dans la population.In both plants and mammals, DNA methylation plays a pivotal role in ensuring proper genome function and integrity, notably through the epigenetic silencing of transposable elements (TEs). However, as spontaneous deamination of 5- methylcytosine (5mC), which can lead to C>T transitions, is more frequent than that of unmethylated C, DNA methylation is also inherently mutagenic. This higher mutability of 5mC has indeed been proposed to explain the depletion in CpG dinucleotides in mammalian genomes, which are typically methylated at these sites except in socalled CpG islands. Despite this well-characterized effect of DNA methylation, we still lack a comprehensive view of its impact on the whole mutation spectrum in any given organism. Here, I take advantage of a population of so-called epigenetic Recombinant Inbred Lines (epiRILs) established in the flowering plant Arabidopsis thaliana to investigate the impact of DNA methylation on the spectrum of spontaneous mutations genome wide. The epiRIL population derives from a cross between a wild-type individual and a near-isogenic mutation deficient in DNA methylation, and it could be shown that parental differences in DNA methylation are stably inherited for at least 8 generations over >1000 regions across the genome. Building on whole-genome sequencing data available for >100 epiRILs, I performed a thorough characterization of non- TE DNA sequence variants that are either private to one line or segregating in the population, therefore establishing a resource for research groups that make use of the epiRIL population. Based on the pattern of private variants, I show a specific reduction in the rate of C>T transitions in the epiRILs, in line with the heritable hypomethylation in this population. I also describe that the extensive TE remobilisation at play among the epiRILs shapes the spectrum of short insertions and deletions yet does not translate into recurrent large-scale mutation events. On another note, I also present methodological developments aimed towards the identification of causal (epi)variants underlying so-called “epigenetic QTL” (quantitative trait loci) previously described in the epiRIL population
Epigenetic inheritance of a phenotypically plastic epimutation
No full textOrganisms constantly have to adapt to changing environments in order to survive, thrive and successfully
multiply. Phenotypic changes can be acquired by alterations of the deoxyribonucleic acid (DNA)sequence.
If beneficial under natural selection, the DNA variation can become fixed permanently in a population and
thereby drive its evolution. In addition to DNA sequence changes, a concept emerged that a soft, reversible layer could also potentially contribute to heritable adaptation. Epigenetic changes were shown to affect the development and complex phenotypic traits of almost isogenic organisms. Such changes can be inherited over many generations by strong self-reinforcing feedback loops without the initial trigger.
Evidence for such a ‘soft’ inheritance is only just emerging and whether such phenomena are of physiological relevance in heritable adaptation though remains to be unraveled.
Gene expression is regulated through several mechanisms. DNA does not exist as bare molecule, but is packaged into a highly complex structure called chromatin. Besides serving structural functions, chromatin also impacts gene expression. Chromatin can be broadly divided into transcriptionally active, gene-rich euchromatin and gene-poor, condensed heterochromatin, which serves as repressive structure for repetitive elements, such as transposons, and makes up most of the euchromatic genome. In some organisms, nuclear small ribonucleic acid (RNA) pathways are essential to initiate and maintain constitutive heterochromatin. The centerpiece of such pathways is a small RNA-bound Argonaute protein, which binds by complementary base-pairing to nascent transcripts and subsequently recruits effector
complexes that mediate silencing. Given the appropriate small RNA, this pathway can theoretically target
any expressed locus, thereby making it a versatile silencing strategy. In nematodes, small RNAs were shown to induce stable silencing of some protein coding genes that can be epigenetically maintained over tens of generations.
During my PhD, I studied RNA interference (RNAi)-mediated epigenetic phenomena in the fission yeast
Schizosaccharomyces pombe (S. pombe). In S. pombe, RNAi-mediated silencing is under strong negative
control and can only be initiated in the presence of an enabling mutation, such as in genes encoding
subunits of the RNA polymerase-associated factor 1 complex (Paf1C). On one hand, such mutations can
have a detrimental effect on viability. On the other hand, the silencing phenotype observed in Paf1C mutants cannot be inherited to wild-type cells, suggesting that also all marks of the silencing event were erased. If RNAi-mediated epigenetic phenomena also exist in wild-type cells was not known.
My main achievement during PhD was to discover that wild-type S. pombe cells remember a parental silencing event through acquiring a phenotypically neutral epimutation. I could show that such epimutation does not cause gene silencing when inherited by wild type cells. Yet, upon repeated mutation of Paf1C, the silencing phenotype was reinstated in subsequent generations. I could further show that the phenotypically neutral epimutation entails high levels of small interfering RNA (siRNA) and histone 3 lysine 9 tri-methylation (H3K9me3), and that its transgenerational inheritance depends on RNAi and H3K9 methylation. This finding is astounding, because H3K9me3 has commonly been associated with gene repression. That we have not observed silencing, despite high enrichments of this mark, was therefore highly unexpected. Based on my findings, I conclude that H3K9me3 is not repressive per se, but rather
functions as stable epigenetic mark that can retain information of a previous gene-silencing event. Upon
deposition of H3K9me3, the silencing phenotype is dependent on the modulation of Paf1C function. The
discovery of this distinct form of epigenetic memory lets me speculate that it may have evolved to allow
population adaptation to dynamic environments
The Genes Encoding Wheat Storage Proteins: Towards a Molecular Understanding of Bread-Making Quality and Its Genetic Manipulation
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