Integrative epigenomic mapping defines four main chromatin states in Arabidopsis

Authors

  • François Roudier,

    Corresponding author
    1. Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR8197, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) U1024, Paris, France
    • Corresponding authors: Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, CNRS UMR8197, INSERM U1024, 46 rue d'Ulm, 75230 Paris Cedex 05, France. Tel.: +33 014 432 3538; Fax: +33 014 432 3935; E-mail: roudier@biologie.ens.fr or E-mail: colot@biologie.ens.fr

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  • Ikhlak Ahmed,

    1. Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR8197, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) U1024, Paris, France
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  • Caroline Bérard,

    1. AgroParisTech/Institut National de la Recherhe Agronomique (INRA), UMR518 Mathématiques et Informatiques Appliquées, Paris, France
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  • Alexis Sarazin,

    1. Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR8197, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) U1024, Paris, France
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  • Tristan Mary-Huard,

    1. AgroParisTech/Institut National de la Recherhe Agronomique (INRA), UMR518 Mathématiques et Informatiques Appliquées, Paris, France
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  • Sandra Cortijo,

    1. Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR8197, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) U1024, Paris, France
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  • Daniel Bouyer,

    1. Institut de Biologie Moléculaire des Plantes, CNRS UPR2357, Université de Strasbourg, Strasbourg, France
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  • Erwann Caillieux,

    1. Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR8197, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) U1024, Paris, France
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  • Evelyne Duvernois-Berthet,

    1. Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR8197, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) U1024, Paris, France
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  • Liza Al-Shikhley,

    1. Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR8197, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) U1024, Paris, France
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  • Laurène Giraut,

    1. Unité de Recherche en Génomique Végétale, UMR8114 INRA/CNRS/Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), Evry, France
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  • Barbara Després,

    1. Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR8197, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) U1024, Paris, France
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  • Stéphanie Drevensek,

    1. Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR8197, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) U1024, Paris, France
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  • Frédy Barneche,

    1. Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR8197, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) U1024, Paris, France
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  • Sandra Dèrozier,

    1. Unité de Recherche en Génomique Végétale, UMR8114 INRA/CNRS/Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), Evry, France
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  • Véronique Brunaud,

    1. Unité de Recherche en Génomique Végétale, UMR8114 INRA/CNRS/Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), Evry, France
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  • Sébastien Aubourg,

    1. Unité de Recherche en Génomique Végétale, UMR8114 INRA/CNRS/Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), Evry, France
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  • Arp Schnittger,

    1. Institut de Biologie Moléculaire des Plantes, CNRS UPR2357, Université de Strasbourg, Strasbourg, France
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  • Chris Bowler,

    1. Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR8197, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) U1024, Paris, France
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  • Marie-Laure Martin-Magniette,

    1. AgroParisTech/Institut National de la Recherhe Agronomique (INRA), UMR518 Mathématiques et Informatiques Appliquées, Paris, France
    2. Unité de Recherche en Génomique Végétale, UMR8114 INRA/CNRS/Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), Evry, France
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  • Stéphane Robin,

    1. AgroParisTech/Institut National de la Recherhe Agronomique (INRA), UMR518 Mathématiques et Informatiques Appliquées, Paris, France
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  • Michel Caboche,

    1. Unité de Recherche en Génomique Végétale, UMR8114 INRA/CNRS/Université d'Evry Val d'Essonne (UEVE), Evry, France
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  • Vincent Colot

    Corresponding author
    1. Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) UMR8197, Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM) U1024, Paris, France
    • Corresponding authors: Institut de Biologie de l'Ecole Normale Supérieure, CNRS UMR8197, INSERM U1024, 46 rue d'Ulm, 75230 Paris Cedex 05, France. Tel.: +33 014 432 3538; Fax: +33 014 432 3935; E-mail: roudier@biologie.ens.fr or E-mail: colot@biologie.ens.fr

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Abstract

Post-translational modification of histones and DNA methylation are important components of chromatin-level control of genome activity in eukaryotes. However, principles governing the combinatorial association of chromatin marks along the genome remain poorly understood. Here, we have generated epigenomic maps for eight histone modifications (H3K4me2 and 3, H3K27me1 and 2, H3K36me3, H3K56ac, H4K20me1 and H2Bub) in the model plant Arabidopsis and we have combined these maps with others, produced under identical conditions, for H3K9me2, H3K9me3, H3K27me3 and DNA methylation. Integrative analysis indicates that these 12 chromatin marks, which collectively cover ∼90% of the genome, are present at any given position in a very limited number of combinations. Moreover, we show that the distribution of the 12 marks along the genomic sequence defines four main chromatin states, which preferentially index active genes, repressed genes, silent repeat elements and intergenic regions. Given the compact nature of the Arabidopsis genome, these four indexing states typically translate into short chromatin domains interspersed with each other. This first combinatorial view of the Arabidopsis epigenome points to simple principles of organization as in metazoans and provides a framework for further studies of chromatin-based regulatory mechanisms in plants.

Ancillary