Eukaryotic chromosomes are folded into higher-order conformations to coordinate genome functions. In addition to long-range chromatin loops, recent chromosome conformation capture (3C)-based studies have indicated higher levels of chromatin structures including compartments and topologically associating domains (TADs), which may serve as units of genome organization and functions. However, the molecular machinery underlying these hierarchically three-dimensional (3D) chromatin architectures remains poorly understood. Via high-throughput assays, including in situ Hi-C, DamID, ChIP-seq, and RNA-seq, we investigated roles of the Heterogeneous Nuclear Ribonucleoprotein U (HNRNPU), a nuclear matrix (NM)-associated protein, in 3D genome organization. Upon the depletion of HNRNPU in mouse hepatocytes, the coverage of lamina-associated domains (LADs) in the genome increases from 53.1% to 68.6%, and a global condensation of chromatin was observed. Furthermore, disruption of HNRNPU leads to compartment switching on 7.5% of the genome, decreases TAD boundary strengths at borders between A (active) and B (inactive) compartments, and reduces chromatin loop intensities. Long-range chromatin interactions between and within compartments or TADs are also significantly remodeled upon HNRNPU depletion. Intriguingly, HNRNPU mainly associates with active chromatin, and 80% of HNRNPU peaks coincide with the binding of CTCF or RAD21. Collectively, we demonstrated that HNRNPU functions as a major factor maintaining 3D chromatin architecture, suggesting important roles of NM-associated proteins in genome organization.

真核染色体被折叠成更高阶的构象以协调基因组功能。除了长距离染色质环外，最近基于染色体构象捕获（3C）的研究表明，染色质结构的水平较高，包括区室和拓扑关联域（TAD），它们可以用作基因组组织和功能的单位。但是，对这些层次化的三维（3D）染色质结构基础的分子机制仍然知之甚少。通过高通量分析，包括原位Hi-C，DamID，ChIP-seq和RNA-seq，我们研究了3D基因组中与核基质（NM）相关的异质核糖核蛋白U（HNRNPU）的作用组织。小鼠肝细胞中的HNRNPU耗尽后，基因组中的层状相关域（LAD）覆盖率从53.1％增加到68.6％，并且观察到染色质的整体浓缩。此外，HNRNPU的破坏会导致在基因组的7.5％上开启区室，降低A（活跃）区和B（非活跃）区室之间的边界处的TAD边界强度，并降低染色质环强度。HNRNPU耗竭后，隔室或TAD之间和之内的长距离染色质相互作用也被显着重塑。有趣的是，HNRNPU主要与活性染色质相关，并且80％的HNRNPU峰与CTCF或RAD21的结合重合。总的来说，我们证明了HNRNPU是维持3D染色质结构的主要因素，表明NM相关蛋白在基因组组织中的重要作用。并且观察到染色质的整体凝结。此外，HNRNPU的破坏会导致在基因组的7.5％上开启区室，降低A（活跃）区和B（非活跃）区室之间的边界处的TAD边界强度，并降低染色质环强度。HNRNPU耗竭后，隔室或TAD之间和之内的长距离染色质相互作用也被显着重塑。有趣的是，HNRNPU主要与活性染色质相关，并且80％的HNRNPU峰与CTCF或RAD21的结合重合。总的来说，我们证明了HNRNPU是维持3D染色质结构的主要因素，表明NM相关蛋白在基因组组织中的重要作用。并且观察到染色质的整体凝结。此外，HNRNPU的破坏会导致在基因组的7.5％上开启区室，降低A（活跃）区和B（非活跃）区室之间的边界处的TAD边界强度，并降低染色质环强度。HNRNPU耗竭后，隔室或TAD之间和之内的长距离染色质相互作用也被显着重塑。有趣的是，HNRNPU主要与活性染色质相关，并且80％的HNRNPU峰与CTCF或RAD21的结合重合。总的来说，我们证明了HNRNPU是维持3D染色质结构的主要因素，表明NM相关蛋白在基因组组织中的重要作用。会降低A（有效）和B（无效）区室之间边界处的TAD边界强度，并降低染色质环强度。HNRNPU耗竭后，隔室或TAD之间和之内的长距离染色质相互作用也被显着重塑。有趣的是，HNRNPU主要与活性染色质相关，并且80％的HNRNPU峰与CTCF或RAD21的结合重合。总的来说，我们证明了HNRNPU是维持3D染色质结构的主要因素，表明NM相关蛋白在基因组组织中的重要作用。会降低A（有效）和B（无效）区室之间边界处的TAD边界强度，并降低染色质环强度。HNRNPU耗竭后，隔室或TAD之间和之内的长距离染色质相互作用也被显着重塑。有趣的是，HNRNPU主要与活性染色质相关，并且80％的HNRNPU峰与CTCF或RAD21的结合重合。总的来说，我们证明了HNRNPU是维持3D染色质结构的主要因素，表明NM相关蛋白在基因组组织中的重要作用。HNRNPU主要与活性染色质相关，并且80％的HNRNPU峰与CTCF或RAD21的结合重合。总的来说，我们证明了HNRNPU是维持3D染色质结构的主要因素，表明NM相关蛋白在基因组组织中的重要作用。HNRNPU主要与活性染色质相关，并且80％的HNRNPU峰与CTCF或RAD21的结合重合。总的来说，我们证明了HNRNPU是维持3D染色质结构的主要因素，表明NM相关蛋白在基因组组织中的重要作用。