Los contactos 3D mediadores de cohesina ajustan la regulación de los potenciadores y promotores

Los potenciadores son motores clave de la regulación génica que se cree que actúan a través de interacciones físicas 3D con los promotores de sus genes objetivo. Sin embargo, las depleciones del genoma completo de proteínas arquitectónicas como la cohesina resultan en cambios limitados en la expresión génica, a pesar de la pérdida de dominios de contacto y bucles. En consecuencia, el papel de la cohesina y los contactos en 3D en la función del potenciador sigue siendo objeto de debate. Aquí, desarrollamos CRISPRi de elementos reguladores bajo la operación de degrón (CRUDO), un enfoque novedoso para medir cómo los cambios en la frecuencia de contacto afectan los efectos de los potenciadores en los genes objetivo mediante la perturbación de los potenciadores con CRISPRi y midiendo la expresión génica en presencia o ausencia de cohesina. Perturbamos sistemáticamente todos los 1,039 potenciadores candidatos cerca de cinco genes dependientes de cohesina e identificamos 34 interacciones reguladoras entre potenciadores y genes. De 26 interacciones reguladoras con suficiente poder estadístico para evaluar la dependencia de la cohesina, 18 muestran efectos dependientes de la cohesina. Una disminución en la frecuencia de contacto potenciador-promotor tras la eliminación de la cohesina se acompaña frecuentemente de una disminución en el efecto regulador del potenciador sobre la expresión génica, consistente con un modelo basado en contactos para la función del potenciador. Sin embargo, los cambios en la frecuencia de contacto y los efectos regulatorios sobre la expresión génica varían en función de la distancia, siendo los potenciadores distales (por ejemplo, >50Kb) los que experimentan cambios mucho más grandes que los proximales (por ejemplo, <50Kb). Dado que la mayoría de los potenciadores se encuentran cerca de sus genes objetivo, estas observaciones pueden explicar cómo solo un pequeño subconjunto de genes - aquellos con potenciadores distales fuertes - son sensibles a la cohesina. Juntos, nuestros resultados iluminan cómo los contactos 3D, influenciados tanto por la cohesina como por la distancia genómica, ajustan los efectos de los potenciadores sobre la expresión génica.