Background The relationship between transcription and the 3D chromatin structure is debated. Multiple studies have shown that transcription affects global Cohesin binding and 3D genome structures. However, several other studies have indicated that inhibited transcription does not alter chromatin conformations. Results We provide the most comprehensive evidence to date to demonstrate that transcription plays a relatively modest role in organizing the local, small-scale chromatin structures in mammalian cells. We show degraded Pol I, Pol II, and Pol III proteins in mESCs cause few or no changes in large-scale 3D chromatin structures, selected RNA polymerases with a high abundance of binding sites or active promoter-associated interactions appear to be relatively more affected after the degradation, transcription inhibition alters local, small loop domains, as indicated by high-resolution chromatin interaction maps, and loops with bound Pol II but without Cohesin or CTCF are identified and found to be largely unchanged after transcription inhibition. Interestingly, Pol II depletion for a longer time significantly affects the chromatin accessibility and Cohesin occupancy, suggesting that RNA polymerases are capable of affecting the 3D genome indirectly. These direct and indirect effects explain the previous inconsistent findings on the influence of transcription inhibition on the 3D genome. Conclusions We conclude that Pol I, Pol II, and Pol III loss alters local, small-scale chromatin interactions in mammalian cells, suggesting that the 3D chromatin structures are pre-established and relatively stable.

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Pol I、Pol II 和 Pol III 丢失后染色质相互作用的全基因组分析

背景转录与 3D 染色质结构之间的关系存在争议。多项研究表明，转录会影响整体 Cohesin 结合和 3D 基因组结构。然而，其他几项研究表明，抑制转录不会改变染色质构象。结果我们提供了迄今为止最全面的证据来证明转录在组织哺乳动物细胞中的局部小规模染色质结构方面发挥了相对温和的作用。我们显示 mESC 中降解的 Pol I、Pol II 和 Pol III 蛋白对大规模 3D 染色质结构几乎没有或没有变化，具有高丰度结合位点或活性启动子相关相互作用的选定 RNA 聚合酶似乎受到的影响相对更大降解后，转录抑制改变了局部，小环结构域，如高分辨率染色质相互作用图所示，以及具有结合 Pol II 但没有 Cohesin 或 CTCF 的环被鉴定并发现在转录抑制后基本没有变化。有趣的是，较长时间的 Pol II 消耗显着影响染色质可及性和 Cohesin 占有率，表明 RNA 聚合酶能够间接影响 3D 基因组。这些直接和间接影响解释了之前关于转录抑制对 3D 基因组影响的不一致发现。结论 我们得出结论，Pol I、Pol II 和 Pol III 丢失会改变哺乳动物细胞中局部的小规模染色质相互作用，这表明 3D 染色质结构是预先建立的并且相对稳定。鉴定了结合 Pol II 但没有 Cohesin 或 CTCF 的环和环，发现转录抑制后基本没有变化。有趣的是，较长时间的 Pol II 消耗显着影响染色质可及性和 Cohesin 占有率，表明 RNA 聚合酶能够间接影响 3D 基因组。这些直接和间接影响解释了之前关于转录抑制对 3D 基因组影响的不一致发现。结论 我们得出结论，Pol I、Pol II 和 Pol III 丢失会改变哺乳动物细胞中局部、小规模的染色质相互作用，这表明 3D 染色质结构是预先建立的并且相对稳定。鉴定了结合 Pol II 但没有 Cohesin 或 CTCF 的环和环，发现转录抑制后基本没有变化。有趣的是，较长时间的 Pol II 消耗显着影响染色质可及性和 Cohesin 占有率，表明 RNA 聚合酶能够间接影响 3D 基因组。这些直接和间接影响解释了之前关于转录抑制对 3D 基因组影响的不一致发现。结论 我们得出结论，Pol I、Pol II 和 Pol III 丢失会改变哺乳动物细胞中局部的小规模染色质相互作用，这表明 3D 染色质结构是预先建立的并且相对稳定。Pol II 消耗更长时间显着影响染色质可及性和 Cohesin 占有率，表明 RNA 聚合酶能够间接影响 3D 基因组。这些直接和间接影响解释了之前关于转录抑制对 3D 基因组影响的不一致发现。结论 我们得出结论，Pol I、Pol II 和 Pol III 丢失会改变哺乳动物细胞中局部、小规模的染色质相互作用，这表明 3D 染色质结构是预先建立的并且相对稳定。Pol II 消耗更长时间显着影响染色质可及性和 Cohesin 占有率，表明 RNA 聚合酶能够间接影响 3D 基因组。这些直接和间接影响解释了之前关于转录抑制对 3D 基因组影响的不一致发现。结论 我们得出结论，Pol I、Pol II 和 Pol III 丢失会改变哺乳动物细胞中局部的小规模染色质相互作用，这表明 3D 染色质结构是预先建立的并且相对稳定。