Abstract The INO80 protein is the main catalytic subunit of the INO80-chromatin remodeling complex, which is critical for DNA repair and transcription regulation in murine spermatocytes. In this study, we explored the role of INO80 in silencing genes on meiotic sex chromosomes. Robust INO80 immunolocalization at the XY body in pachytene spermatocytes suggested a role for INO80 in the meiotic sex body. Subsequent deletion of Ino80 resulted in high expression of sex-linked genes. Furthermore, the active form of RNA polymerase II at the sex body of Ino80 -null pachytene spermatocytes indicates incomplete meiotic sex chromosome inactivation (MSCI). A reduction in the recruitment of MSCI initiators argues for INO80-facilitated recruitment of DNA repair factors required for MSCI initiation. This role of INO80 is independent of a common INO80 target H2A.Z. Instead, in the absence of INO80, a reduction in chromatin accessibility at DNA repair sites occurs on the sex chromosomes. These data suggest a unique role for INO80 in DNA repair factor localization, thereby facilitating the silencing of sex-linked genes during the onset of pachynema.

We present evidence implicating the BAF (BRG1/BRM Associated Factor) chromatin remodeler in meiotic sex chromosome inactivation (MSCI). By immunofluorescence (IF), the putative BAF DNA binding subunit, ARID1A (AT-rich Interaction Domain 1a), appeared enriched on the male sex chromosomes during diplonema of meiosis I. The germ cell-specific depletion of ARID1A resulted in a pachynema arrest and failure to repress sex-linked genes, indicating a defective MSCI. Consistent with this defect, mutant sex chromosomes displayed an abnormal presence of elongating RNA polymerase II coupled with an overall increase in chromatin accessibility detectable by ATAC-seq. By investigating potential mechanisms underlying these anomalies, we identified a role for ARID1A in promoting the preferential enrichment of the histone variant, H3.3, on the sex chromosomes, a known hallmark of MSCI. Without ARID1A, the sex chromosomes appeared depleted of H3.3 at levels resembling autosomes. Higher resolution analyses by CUT&RUN revealed shifts in sex-linked H3.3 associations from discrete intergenic sites and broader gene-body domains to promoters in response to the loss of ARID1A. Several sex-linked sites displayed ectopic H3.3 occupancy that did not co-localize with DMC1 (DNA Meiotic Recombinase 1). This observation suggests a requirement for ARID1A in DMC1 localization to the asynapsed sex chromatids. We conclude that ARID1A-directed H3.3 localization influences meiotic sex chromosome gene regulation and DNA repair.