Promoter-proximal pausing of RNA polymerase Ⅱ (RNAPⅡ) is a critical step for the precise regulation of gene expression. Here, we provide evidence of promoter-proximal pausing-like distributions of RNAPⅡ in S. cerevisiae using PRO-seq experiments. Furthermore, we find that knockdown of the chromatin remodeler Ino80p causes the transition of RNAPⅡ pausing from the main pausing site to the alternative pausing site. In addition, these Ino80p-dependent genes exhibit the +1 nucleosome closely associated with the alternative pausing site, which implied the suppression of the alternative pausing site in a nucleosome context-dependent manner. Ino80p knockdown results in the increase of nucleosome fuzziness and the decrease of nucleosome stability for these genes, suggesting the role of the Ino80 complex to regulate the +1 nucleosome is highly correlated with the proper localization of RNAPⅡ pausing. Moreover, we observed similar INO80-dependent RNAPⅡ pausing site determination in mouse embryonic stem cells (mESCs). Based on our collective results, we hypothesize that the chromatin remodeler Ino80p plays a highly conserved role in regulating early RNAPⅡ elongation to establish intact pausing in various organisms, from budding yeast to mouse.
프로모터 근접 부위에서 발생하는 RNA 중합효소 Ⅱ 멈춤 현상은 유전자 발현을 조절하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구는 이러한 멈춤 현상과 유사한 RNA 중합효소 Ⅱ의 분포가 출아 효모의 프로모터 근접 부위에서도 발생한다는 증거를 보고했다. 특히 염색질 개조 효소인 Ino80의 제거가 RNA 중합효소 Ⅱ 멈춤을 주 위치에서 대체 위치로 전환시키는 것을 발견하였다. 이러한 Ino80-의존성 유전자들은 대체 위치와 밀접하게 연관된 +1 뉴클레오좀을 보유하며 Ino80의 제거는 뉴클레오좀 위치 변화의 증가와 안정성 감소를 유발한다. 이러한 결과는 +1 뉴클레오좀을 조절하는 염색질 개조 효소 Ino80의 역할이 RNA 중합효소 Ⅱ의 적절한 위치 선정과 밀접한 관련이 있음을 시사한다. 또한 우리는 유사한 INO80-의존적 RNA 중합효소 Ⅱ 멈춤 위치 조절 현상이 쥐 배아 줄기 세포에서도 발생하는 것을 관찰했다. 본 학위 논문에서 나는 염색질 개조 효소 Ino80 복합체가 초기 RNA 중합효소 Ⅱ 신장을 조절하여 출아 효모에서 쥐에 이르기까지 다양한 생물체에서 정상적인 RNA 중합효소 Ⅱ 멈춤을 이루는데 매우 중요한 역할을 한다는 사실을 밝혔다.
