Three-dimensional genomic structure and cohesin occupancy correlate with transcriptional activity during spermatogenesis
Vara González, Covadonga (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Paytuví-Gallart, Andreu (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Cuartero, Yasmina (Centre de Regulació Genòmica)
Le Dily, François (Centre de Regulació Genòmica)
García, Francisca (Universitat Autònoma de Barcelona. Servei de Cultius Cel·lulars, Producció d'Anticossos i Citometria)
Salvà Castro, Judith (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Biotecnologia i de Biomedicina "Vicent Villar Palasí")
Gomez Hernández, Laura (Centro de Investigación del Cáncer)
Julià, Eva (Institut Hospital del Mar d'Investigacions Mèdiques)
Moutinho, Catia (Centre de Regulació Genòmica)
Aiese Cigliano, Riccardo (Sequentia Biotech)
Sanseverino, Walter (Sequentia Biotech)
Fornas, Òscar (Centre de Regulació Genòmica)
Martín Pendas, Alberto (Centro de Investigación del Cáncer)
Heyn, Holger (Centre de Regulació Genòmica)
Waters, Paul D. (University of New South Wales. School of Biotechnology and Biomolecular Sciences)
Martí Renom, Marc A. (Centre de Regulació Genòmica)
Ruiz-Herrera Moreno, Aurora (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, de Fisiologia i d'Immunologia)

Date:	2019
Abstract:	Mammalian gametogenesis involves dramatic and tightly regulated chromatin remodeling, whose regulatory pathways remain largely unexplored. Here, we generate a comprehensive high-resolution structural and functional atlas of mouse spermatogenesis by combining in situ chromosome conformation capture sequencing (Hi-C), RNA sequencing (RNA-seq), and chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-seq) of CCCTC-binding factor (CTCF) and meiotic cohesins, coupled with confocal and super-resolution microscopy. Spermatogonia presents well-defined compartment patterns and topological domains. However, chromosome occupancy and compartmentalization are highly re-arranged during prophase I, with cohesins bound to active promoters in DNA loops out of the chromosomal axes. Compartment patterns re-emerge in round spermatids, where cohesin occupancy correlates with transcriptional activity of key developmental genes. The compact sperm genome contains compartments with actively transcribed genes but no fine-scale topological domains, concomitant with the presence of protamines. Overall, we demonstrate how genome-wide cohesin occupancy and transcriptional activity is associated with three-dimensional (3D) remodeling during spermatogenesis, ultimately reprogramming the genome for the next generation.
Grants:	European Commission 676556 European Commission 609989 Ministerio de Economía y Competitividad BFU2017-89408-R Ministerio de Economía y Competitividad BFU2017-85926-P Ministerio de Economía y Competitividad CGL2017-83802-P Ministerio de Economía y Competitividad SAF2017-89109-P Ministerio de Economía y Competitividad BES-2015-072924 Ministerio de Economía y Competitividad BFU2015-71786-REDT Ministerio de Economía y Competitividad CGL2014-54317-P Ministerio de Economía y Competitividad BFU2013-47736-P Ministerio de Economía y Competitividad SEV-2012-0208 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca DI2015
Note:	Altres ajuts: Agaur SGR468 to M.A.M-R. A.P.-G. is supported by a 'Doctorats Industrials' predoctoral fellowship (AGAUR). H.H. is a Miguel Servet (CP14/00229) researcher funded by the Spanish Institute of Health Carlos III (ISCIII)
Rights:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Language:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Published in:	Cell reports, Vol. 28, issue 2 (Jul. 2019) , p. 352-367, ISSN 2211-1247

DOI: 10.1016/j.celrep.2019.06.037
PMID: 31291573

26 p, 7.4 MB

The record appears in these collections:
Research literature > UAB research groups literature > Research Centres and Groups (research output) > Health sciences and biosciences > Institut de Biotecnologia i de Biomedicina (IBB)
Articles > Research articles
Articles > Published articles