Academic literature on the topic 'Méthylation d’histones'

La méthylation des histones constitue un niveau important de contrôle épigénétique chez les eucaryotes. Mes études portent sur la caractérisation des facteurs potentiellement intervenant dans la mise en place et la lecture de la méthylation pour mieux apprécier son rôle et des mécanismes sous-jacents dans la régulation de la transcription et du développement des plantes chez l’Arabidopsis thaliana. Ainsi, la première partie de mes travaux de thèse a contribué à l’étude d’une protéine à domaine SET (SET DOMAIN GROUP7, SDG7) et à montrer que SDG7 est nécessaire au bon déroulement de l'induction de VIN3 et du processus de vernalisation pour la floraison. Nos résultats suggèrent que SDG7 pourrait méthyler une protéine non-histone encore inconnue dans la régulation de la transcription et le contrôle de la durée de vernalisation. La deuxième partie de ma thèse porte sur l’étude de SDG8 et les H2B-UBIQUITIN-ligases HUB1/HUB2 pour examiner un cross-talk éventuel entre la triméthylation de H3K36 (H3K36me3) et la monoubiquitination d’H2B (H2Bub1). Nous avons montré que H3K36me3 et H2Bub1 sont déposés largement indépendamment, qui diffère d’une dépendance hiérarchique de déposition préalablement observée chez la levure. La dernière partie de ma thèse a permis l’identification des protéines HUA2/HULK2 à domaine PWWP comme lecteurs éventuels de H3K36me3 dans la régulation de la floraison et du développement des plantes
Histone methylation is one of the keys epigenetic marks evolutionarily conserved in eukaryotes. My study focuses on the characterization of factors potentially involved in the deposition and reading of lysine (K) methylation to appreciate its role and underlying mechanisms in the regulation of transcription and plant development, using Arabidopsis thaliana as a model organism. In the first part of my thesis, I report on our study of SET DOMAIN GROUP7 (SDG7), a protein containing the evolutionarily conserved SET domain, which is generally recognized as a signature of K-methyltransferases. We found that SDG7 plays an important role in the regulation of VIN3 induction associated with cold duration measure during vernalization treatment. Intriguingly, levels of several different histone methylations were found unchanged in the sdg7 mutant plants and the recombinant SDG7 protein failed to show a histone-methyltransferase activity in vitro. We thus conclude that SDG7 might methylate a yet unknown non-histone protein to regulate transcription and proper measurement of the duration of cold exposure in the vernalization process. In the second part, I studied interaction between SDG8 and HISTONE MONOUBIQUITINATION1 (HUB1) and HUB2. My results unravel that H3K36me3 and H2Bub1 are deposited largely independently in Arabidopsis, which is in contrast to the dependent crosstalk of these two different epigenetic marks previously reported in yeast. In the last part of my thesis, I report on the identification of the PWWP-domain proteins HUA2/HULK2 as readers of H3K36me3 and demonstrate that sdg8 and hua2 genetically interacts in the regulation of flowering time

Chlamydia trachomatis est une bactérie intracellulaire obligatoire adaptée exclusivement à l’Homme. Son génome, très réduit, a perdu plusieurs gènes codant pour des voies métaboliques essentielles. En conséquence, les bactéries dépendent de l’hôte pour obtenir plusieurs nutriments. La séquestration de métabolites par les bactéries crée des déséquilibres, avec des conséquences potentielles sur plusieurs processus cellulaires de l’hôte. Dans cette thèse nous avons entrepris de déterminer si un déséquilibre métabolique pourrait être à l’origine de modifications de l’épigénome de l’hôte, et de comprendre ses conséquences. Nous avons observé que l’infection s’accompagne, tardivement, d’une augmentation de marques de méthylation sur plusieurs lysines, et ce en dépit du caractère antagoniste de certaines de ces marques. Le niveau de méthylation dépend des cellules, et pour une cellule donnée, toutes les marques testées sont exprimées à des niveaux similaires, indiquant un phénomène de co-régulation. Nous avons émis l’hypothèse qu’il puisse découler de l’inhibition d’enzymes à activité déméthylase. La grande famille des déméthylases d’histones contenant un domaine Jumonji (déméthylases JmjC) utilisent l’oxygène, le fer et l’α-ketoglutarate, métabolites qui sont tous utilisés par C. trachomatis. L’observation que les cellules infectées sont sensibilisées à un inhibiteur de cette famille d’enzymes soutient l’hypothèse d’un fonctionnement réduit de ces enzymes dans les cellules infectées. Nos expériences indiquent que la disponibilité en fer n’est pas limitante durant l’infection. En revanche, l’apport de dimethyl-ketoglutarate (DMKG), un substitut d'α-ketoglutarate, permet d’abolir l’hyperméthylation des histones. Ce résultat indique que ce phénotype est le résultat d’un déséquilibre métabolique, probablement causé par la consommation bactérienne d’α-ketoglutarate ou de ses précurseurs durant l’infection. L’apport en DMKG modifie le niveau de transcription d’environ un tiers des gènes qui montrent une expression différentielle tard dans l’infection. Les conséquences sont à la fois négatives et positives, et ce dans des proportions similaires, indiquant que l’hyperméthylation des histones peut avoir des conséquences opposées sur l’expression des gènes, qui doit être analysée au niveau individuel. Enfin, nous avons observé que l’hyperméthylation des histones corrélait avec la présences d’indicateurs de cassures de l’ADN dans les noyaux des cellules infectées. L’apport en DMKG résulte en une perte de ces cassures, confirmant le lien entre ces deux phénotypes. En conclusion, nous avons démontré que l’infection par C. trachomatis crée un déséquilibre métabolique chez l’hôte, à l’origine d’hyperméthylation des histones. Cette empreinte métabolique de l’infection au niveau épigénétique a des conséquences sur la réponse génétique de l’hôte à l’infection et sur l’intégrité de son ADN
Chlamydia trachomatis is an obligate intracellular bacterium that proliferates exclusively in human hosts. Its genome has undergone intensive gene reduction and is missing many genes coding for essential metabolic pathways. As a consequence, the bacteria rely on their host cell to obtain several nutrients. Bacterial sequestration of metabolites shifts host cell metabolism which may impact many cellular processes. In this thesis, we sought to understand if a metabolic imbalance could account for epigenetic modifications in the host, and to understand its consequences. During late C. trachomatis infection, we observed increased histone methylation at multiple histone lysine residues, despite the antagonistic nature of some of these modifications. Importantly, the level of hypermethylation was cell-dependent and all the histone marks tested were expressed at similar level for every individual cell, indicating co-regulation. We hypothesized that a decrease in the activity of histone demethylases, the enzymes responsible for removing methyl groups from the N-terminal tails of histones, might account for this hypermethylation phenotype. A large family of demethylases, the Jumonji domain - containing (JmjC) demethylases, require oxygen, iron and α-ketoglutarate as co-factors to carry out their function, all metabolites that are used by C. trachomatis. In support of our hypothesis, we observed that infected cells were sensitized to inhibition of this family of histone demethylases, compared to non-infected cells. Our experiments suggest that iron availability is not limiting during infection. In contrast, supplying cell permeable dimethyl-ketoglutarate (DMKG) in the culture medium prevented hypermethylation of histones during late infection. This result indicates that histone hypermethylation is a consequence of a metabolic imbalance, likely caused by α-ketoglutarate consumption, or its precursors, during infection. At the transcriptional level, we observed that DMKG supplementation affected about one third of the genes that are differentially expressed late in infection. DMKG supplementation resulted in gene up-regulation and in gene down-regulation in similar proportion, indicating that histone hypermethylation can have opposite consequences on gene expression, that need to be analyzed at the individual gene level. Finally, histone hypermethylation correlated with the presence of indicators of DNA damage in the nuclei of infected cells. DMKG supplementation prevented DNA damage, confirming a link between these two phenotypes. To conclude, we demonstrated that C. trachomatis infection generates a metabolic imbalance in the host, causing histone hypermethylation late in infection. This metabolic imprint of infection at the epigenetic level has an impact on the host transcriptomic response to infection and on the integrity of its DNA

L’origine de la variabilité phénotypique est un sujet très débattu depuis les théories de Lamarck et Darwin. Dans la vision contemporaine de l’évolution adaptative, il est communément admis que la seule source héritable de variabilité phénotypique soit d’origine génétique. Le phénotype est alors le produit du génotype sous l’influence de l’environnement. La mutation aléatoire des séquences d’ADN permet de générer de nouveaux variants phénotypiques qui sont alors soumis à la sélection naturelle. Traditionnellement, il est considéré que les caractères acquis par un individu durant sa vie, en réponse à l’environnement, ne sont pas héritables et ne jouent aucun rôle évolutif. Pourtant, il y a presque un siècle, un biologiste allemand du nom de Victor Jollos a mis en évidence que certains phénotypes peuvent être induits par des conditions environnementales particulières et persister durant quelques générations en l’absence du stimulus initial avant de disparaître progressivement. Il nomma ce phénomène Dauermodifikations, littéralement « modifications de longue durée ». Ses conclusions allaient à contre-courant des conceptions évolutives de son temps, et ont été considérées comme des artéfacts expérimentaux. Toutefois, nous sommes maintenant conscient qu’outre le code génétique, il existe également un autre mécanisme permettant une réponse héritable et pourtant flexible en réponse aux fluctuations environnementales : le code épigénétique. Au cours de cette thèse, j’ai essayé de mieux caractériser le rôle des mécanismes épigénétiques, plus précisément ceux impliques dans la structure chromatinienne, chez deux organismes présentant des Dauermodifikations : le corail tropical Pocillopora damicornis et le parasite humain Schistosoma mansoni. Les deux objectifs principaux de cette étude sont de déterminer (I) de quelle manière l’environnement influence la structure chromatinienne (ciblée ou aléatoire) et (II) dans quelle mesure ces changements sont-ils héritables (mitotiquement ou méïotiquement).Nos résultats ont permis de mieux caractériser les épigénomes des deux organismes étudiés. Nous avons décrit la structure chromatinienne de S. mansoni au travers de la distribution de six modifications d’histones, sur deux stades développementaux. Par ailleurs, nous avons montré chez S. mansoni trois types de changements de la structure chromatinienne : (I) ciblés en réponse à l’environnement, (II) associés au génotype et (III) aléatoires. Seuls les types II et III sont héritables d’un stade développemental du parasite à un autre. Nos travaux sur P. damicornis ont permis de remarquer une structure chromatinienne inhabituelle et d’offrir une première description d’un méthylome de corail
The origin of phenotypic variability has been much debated since the establishment of Lamarck’s and Darwins theories of evolution. It is commonly accepted in the contemporary vision of adaptive evolution that the only source of heritable phenotypic variability is genetic. Here, phenotypes are the product of the genotypes under the influence of the environment. Random DNA mutations generate novel phenotypes, which are then subjected to natural selection. Traditionally, it is considered that acquired characters are not heritable and have no impact on evolution. Yet almost a century ago, a German biologist named Victor Jollos revealed that some phenotypes could be produced in particular environmental conditions and could persist for a few generations in the absence of the original stimulus, before disappearing gradually. He named this phenomenon Dauermodifikations, literally “long term changes”. His conclusions were going against evolutionary conceptions of his time, and were considered experimental artefacts. However, we are now aware that, in addition to the genetic code, there is also another heritable, and yet flexible, mechanism responding to environmental fluctuations: the epigenetic code. In this thesis, I attempted to characterize the role of epigenetic mechanisms, and more specifically modifications of the chromatin structure, in two organisms with Dauermodifikations: the tropical coral Pocillopora damicornis and the human parasite Schistosoma mansoni. The two main objectives of this study were (I) to determine how the environment influences the chromatin structure (in a targeted or random fashion) and (II) to what extent these changes are heritable (through mitosis or meiosis).My results provide a better knowledge of the epigenome of the two organisms we studied. We have described the chromatin structure of S. mansoni through the distribution of six histones modifications, in two developmental stages. Furthermore, we have shown three types of changes in chromatin structure of S. mansoni: (I) targeted in response to environmental changes, (II) genotype associated, and (III) random. Only types II and III are inherited to the next developmental stages of the parasite. Our work on P. damicornis delivers evidence for an unusual chromatin structure in this organism and to provide the first description of a coral methylome

Chez les plantes, le terme « déterminisme sexuel » désigne le processus développemental par lequel les fleurs mâles et femelles se trouvent séparées sur la même plante (monoécie) ou sur des individus différents (dioécie). La famille des Cucurbitaceae compte une grande diversité de systèmes de reproduction. Dans ce processus, fortement sous le contrôle de phytohormones, l’éthylène joue un rôle majeur. Il est probable que des modes de reproduction tels que la monoéciereposent sur l’établissement de programmes d’expression génique différents, grâce à une régulation épigénétique des gènes de déterminisme sexuel (GDS). En accord avec cette hypothèse, nous avons montré que les gènes impliqués dans le déterminisme sexuel et le développement des organes floraux étaient régulés par le dépôt de la marque chromatinienne H3K27me3associée à la répression des gènes. L’objectif de cette thèse est de disséquer les mécanismes épigénétiques et transcriptionnels qui régulent le déterminisme du sexe chez le melon monoique. Ce travail se découpe en deux parties principales, dans lesquelles nous montrerons le rôle de processus épigénétiques ainsi que de la régulation transcriptionnelle des GDS et gènes de réponse hormonale dans le maintien de la monoécie. Dans un premier travail l’objectif a été de découvrir le rôle de H3K27me3 dans le déterminisme sexuel et le développement floral. Pour cela, nous avons utilisé une approche de génétique inverse afin d’isoler des mutants déficients pour la protéine LHP1, un facteur impliqué dans le maintien de la marque H3K27me3. Nous avons criblé une collection de mutants TILLING et avons identifié des mutations pour les deux homologues de LHP1 chez le melon, CmLHP1A et CmLHP1B. Nous avons montré que ces deux protéines régulent ensemble divers aspects du développement, ainsi que la distribution de la marque H3K27me3 sur l’ensemble du génome. Les doubles mutants cmlhp1ab montrent des défauts phénotypiques pléiotropes et de manière intéressante, une diminution de la proportion de fleurs femelles. L’analyse intégrative de données de RNAseq et ChIP-seq H3K27me3 a révélé que les mutants présentent une diminution globale de la marque H3K27me3, ce qui corrèle avec l’induction de gènes impliqués dans le développement floral et la signalisation hormonale tels que PISTILLATA, SEPALLATA 3, 2 et APETALA1, ainsi que les gènes GH3-like. Nos résultats montrent que CmLHP1A et B contrôlent le développement végétatif et reproducteur, et que la perte de fonction de ces protéines induit des perturbations de l’expression du génome qui affectent non seulement le développement de la plante, mais également son système de reproduction.Dans un second travail l’objectif a été de de caractériser la fonction de EIN3 dans le déterminisme du sexe. CmEIN3, un homologue du régulateur central de la réponse transcriptionnelle à l’éthylène, a été identifié par un crible génétique visant à identifier des mutants présentant des perturbations du déterminisme sexuel dans une population de mutants EMS. Les mutants cmein3-1 présentent une transition partielle de la monoécie vers l’andromonoécie. Nous avons identifié les gènes cibles potentiels de EIN3, en réalisant des expériences de DAP-seq et croisé ces résultats avec des données de RNAseq obtenues dans le mutant cmein3, afin de corréler la fixation de EIN3 à une activation ou une répression de ses cibles. C’est ainsi que EIN3 peut fonctionner aussi bien comme un activateur que comme un répresseur de la transcription tout en observant que changements d’expression des gènes observés chez les mutants cmein3-1 corrèlent en partie avec une perte d’affinité de la protéine mutée pour l’ADN. Dans le contexte du déterminisme du sexe, nous avons pu montrer que CmEIN3 ne contrôle pas seulement la réponse transcriptionnelle à l’éthylène, mais également les interactions entre les voies de signalisation par les auxines, les cytokinines et l’acide abscissique afin d’inhiber le développement des étamines
In plants, sex determination refers to the developmental process by which the male and female gamete producing structures are spatially separated in the same the plant (monoecy) or in different individuals (dioecy). The Cucurbitaceae family is widely known for its diversity in sexual systems. In the Cucurbitaceaethis process has strong hormonal control, where ethylene acts as a main regulator. Sexual systems such as monoecy suggest the role of epigenetic and transcriptional regulation of sex determination genes (SDGs) for allowing flowers of opposite sex to coexist in the same individual. Accordingly, previous studies in melon have indicated that genes involved in sex determination and flower development are epigenetically regulated via H3K27me3, a histone modification associated with the repression of actively transcribed genes. The purpose of this thesis project is to further elucidate the epigenetic and transcriptional regulation of sex determination in monoecious melon. This project is divided into two main modules, for which we evidenced the roles of epigenetic and transcriptional regulation of SDGs and hormone response genes in the maintenance of monoecy. The first module aims to elucidate the role of some epigenetic regulators in sex determination and flower development. For this module, we carried out a reverse genetic approach in order to identify mutants for LHP1, an important protein involved in the recognition and maintenance of H3K27me3. Through TILLING, we screened an EMS mutant collection for which we were able to identify deleterious mutations for the melon LHP1 homologues, CmLHP1A and CmLHP1B. We evidenced in this study that CmLHP1A and CmLHP1Bcollectively regulate general aspects of development and genome-wide distribution of H3K27me3. Cmlhp1ab double mutant displayed a pleiotropic phenotype, consisting of a reduced apical dominance, curly leafs, reduced overall plant size and interestingly, a general reduction of female:male flower ratio. Through the integration of RNA-seq and H3K27me3 ChIP-seq analyses, we observed that cmlhp1ab displayed an overall loss of H3K27me3 which is significantly correlated with upregulation of genes involved in flower development and hormone responses such PISTILLATA, SEPALLATA 3, 2 and APETALA1, and GH3-like genes. Our results indicate that CmLHP1A and B act as a molecular bridge that connects vegetative with reproductive development and that loss-of-function mutations in these proteins leads to gene expression deregulation that affect not only plant development but the maintenance of sexual systems.The second module aims to characterize the function of EIN3 in sex determination. EIN3, the pivotal transcriptional regulator of the ethylene response, has been identified in a forward genetic approach in which we screened an EMS mutant collection for sexual transitions. Cmein3-1 mutants displayed a partial transition from monoecy to andromonoecy. We confirmed this phenotype in a second mutant allele found through TILLING. Cmein3 mutants also displayed reduced sensitivity to ethylene, thus indicating that the transcriptional response to this hormone is heavily affected in cmein3-1mutants. In order to get insights into the transcriptional cascade mediated by EIN3, we performed DAP-seq analyses to determine the putative genomic targets of EIN3, and RNA-seq to correlate EIN3 binding with gene expression changes in cmein3-1. We evidenced, that cmEIN3 displays a dual role in gene expression, as it can act as an activator and most importantly, as a repressor of transcription. We observed that gene expression deregulation in cmein3-1 is partially associated with a reduction of CmEIN3 affinity to DNA. In the context of sex determination, we observed that CmEIN3 not only mediates transcriptional responses to ethylene but more importantly, the crosstalk between auxin, cytokinin and absicic acid for controlling stamina inhibition

Cette dernière décennie a vu augmenter le nombre d’études portant sur la caractérisation des protéines JUMONJI (JMJ) et montrant leur rôle prépondérant dans la régulation des gènes et le développement des organismes. Ces protéines sont capables de déméthyler certains résidus des queues des histones et ont été organisées en groupes phylogénétiques en fonction de la conservation de leur domaine catalytique. Pour chaque clade entre un et trois substrats spécifiques ont pu être identifiés. De la sous famille KDM3, dont le résidu cible est H3K9, seul un membre, IBM1, a été caractérisé chez Arabidopsis. Cette étude montre que la mutation de JMJ24, un autre membre de ce groupe, entraine une augmentation de la taille des racines, cotylédons et organes floraux, suggérant un rôle dans le contrôle du développement à différents stades. De plus, l’analyse de l’expression tissulaire indique que JMJ24 est exprimé dans le phloème, en cohérence avec l’effet pléiotropique de sa mutation. Enfin, nos données suggèrent une interaction entre JMJ24 et d’autres protéines JMJ, telles JMJ14 et IBM1, mais aussi une interaction avec les protéines DCL, impliquées dans la régulation des gènes et des éléments transposables
Numerous studies over the last decade have reported the characterization of the JUMONJI (JMJ) proteins, showing their critical importance in regulating genes and organism’s development. These proteins are able to demethylate a subset of histone tail residues and were clustered into distinct groups using a phylogenetic analysis based on their catalytic domain conservation. Furthermore, modification of one to three specific residues has been attributed to each JMJ group. Within the KDM3 subfamily, of which target is the H3K9 residue, only one member, IBM1, was first characterized in Arabidopsis. In this report, we showed that the mutation of JMJ24, another member of this subfamily, resulted in an increase of the root length, cotyledon and floral organ size, suggesting that JMJ24 functions is needed at different developmental stage. In addition, the analysis of the tissue-specific expression of JMJ24 indicated that the gene is expressed within the phloem of all organs, correlating with the pleiotropic effect of the gene mutation. Last, our data also suggested that JMJ24 interacts with other JMJ protein like JMJ14 and IBM1, but also with the DCL proteins knowing to be involved in genes and transposable elements regulation

Alors que les méthylations sur différents résidus lysine des histones (par exemple H3K4, H3K27 et H3K36) sont bien connues pour exercer diverses fonctions biologiques, leurs interactions et/ou leur mode d’actions demeurent encore peu caractérisés. Par la génétique et des outils de biologie moléculaire, nous visons à étudier les rôles et interconnections des méthylations des H3K4, H3K27 et H3K36 dans la transcription, la croissance de la plante et la régulation du développement chez Arabidopsis thaliana.La première partie de ma thèse est centrée sur les rôles et interconnections des méthylations de H3K4 and K36.ATX1 et ATX2 sont des méthyltransférases de H3K4 alors que SDG8 est une méthyltransférase de H3K36.L’analyse de doubles mutants a révélé que sdg8 est dominant sur atx1 et atx2 pour le temps de floraison et larégulation de la prolifération cellulaire. La triméthylation de H3K36 (H3K36me3) est partiellement dépendante de H3K4me3 mais non-réciproquement. SDG25 a une double activité H3K4me3 et H3K36me3 et les déméthylases de H3K4, LDL1 et LDL2, sont des antagonistes de l’activité de SDG25. Les triples mutants sdg25ldl1ldl2 fleurissent plus tôt que la lignée sauvage, mais plus tard que sdg25 et montrent une augmentation de taille de cellule similaire à celle des mutants ldl1ldl2.La deuxième partie de ma thèse se concentre sur les rôles et interconnections entre les méthylations H3K4/K36 et H3K27. CLF catalyse les H3K27me3 au sein du complexe PRC2. Les doubles mutants sdg8clf etsdg25clf fleurissent plus tôt que les mutants simples et montrent un nombre réduit de cellules par feuille. Unniveau plus élevé de H3K4me3 et dans une moindre mesure de H3K36me3 a été observé dans le cas de déposition de H3K27me3 réduite, et de la même façon, une déposition de H3K4me3/H3K36me3 réduite augmente aussi le niveau de H3K27me3. Distinct du rôle antagoniste rapporté auparavant entre CLF et ATX1,CLF n’a pas montré d’antagonisme avec SDG25 ou SDG8.La dernière partie de ma thèse est centrée sur le mécanisme de SDG26 dans la régulation du temps de floraison. Mes résultats ont montré que SDG26 est une méthyltransférase H3K4 et/ou H3K36 spécifique de la chromatine de SOC1, un intégrateur de la floraison actif. De manière similaire à SDG25 et SDG8, SDG26 ne travaillait pas de façon antagoniste avec CLF. L’analyse de doubles mutants a révélé que sdg26 domine atx2mais sdg25, atx1 and clf est dominant sur sdg26 pours le temps de floraison et la régulation de la prolifération cellulaire. Les triples mutants sdg26ldl1ldl2 fleurissaient encore plus tard que les mutants sdg26 et ldl1ldl2 et a révélé que sdg26 est dominant sur ldl1ldl2 lors de la régulation de la prolifération cellulaire. Les analysesd’interaction avec les autres composants de PRC2, VEL1 et VRN5, ont révélé que sdg26vel1 et sdg26vrn5 fleurissaient encore plus tard que les mutants simples dans des conditions de jours courts et de vernalisation. Ensemble, mes résultats révèlent des couches additionnelles de complexité de redondance et de diversification de fonctions entre et au sein des méthyltransférases et déméthylases, pour la transcription, le temps de floraison et la régulation de la prolifération cellulaire chez Arabidopsis
While methylations at different lysine residues of histones (e.g. H3K4, H3K27 and H3K36) are well known to exert diverse biological functions, their interactions and/or ensemble-actions remain poorly characterized so far.Using genetic and molecular biology tools, we aim to investigate roles and ‘crosstalks’ of H3K4, H3K27 andH3K36 methylations in transcription and plant growth and development regulation in Arabidopsis thaliana.The first part of my thesis focuses on the roles and crosstalks between H3K4 and K36 methylations.ATX1 and ATX2 are H3K4 methyltransferases while SDG8 is a H3K36 methyltransferase. Double mutant analysis revealed that sdg8 dominates over atx1 and atx2 in flowering time and cell proliferation regulation.H3K36 trimethylation (H3K36me3) is partially dependent on H3K4me3 but not vice versa. SDG25 has a dualH3K4me3 and H3K36me3 activity and the H3K4-demethylases LDL1 and LDL2 antagonize SDG25 activity.The sdg25ldl1ldl2 triple mutants flowered earlier than wild type but later than sdg25 and showed an increased cell size similarly to ldl1ldl2 mutantsThe second part of my thesis focuses on the roles and crosstalks between H3K4/K36 and H3K27methylations. CLF within PRC2 complex catalyzes H3K27me3. The sdg8clf and sdg25clf double mutants flowered earlier than the single mutants and showed a reduced number of cells per leaf. An increased level ofH3K4me3 and to a less extent H3K36me3 was observed upon impaired H3K27me3 deposition, and similarly impaired H3K4me3/H3K36me3 deposition also enhanced H3K27me3 level. Distinct from previously reported antagonistic role between CLF and ATX1, CLF did not show antagonism with SDG25 or SDG8.The last part of my thesis focuses on mechanism of SDG26 in flowering time regulation. My result showed that SDG26 is a H3K4 and/or H3K36 methyltransferase specific at chromatin of SOC1, an activeflowering integrator. Similarly to SDG25 and SDG8, SDG26 did not work antagonistically with CLF. Double mutant analysis revealed that sdg26 dominates over atx2 while sdg25, atx1 and clf dominate over sdg26 inflowering time and cell proliferation regulation. The sdg26ldl1ldl2 triple mutants flowered even later than thesdg26 and ldl1ldl2 mutants and showed that sdg26 dominates over ldl1ldl2 in cell proliferation regulation.Interaction analysis with the other PRC2 components VEL1 and VRN5 revealed that sdg26vel1 and sdg26vrn5flowered even later than the single mutants under short day and vernalization conditions.Together, my study revealed additional layers of complexity of overlap and non-overlap functions between and within methyltransferases and demethylases in transcription, flowering time and cell proliferation regulation in Arabidopsis