Il meccanismo di riparazione del DNA sopprime il trasferimento genico dai plastidi al nucleo nelle piante

Un nuovo studio su Nature Plants rivela un meccanismo nelle piante che sopprime il trasferimento di DNA dai plastidi al nucleo. La ricerca, guidata da Gonzalez-Duran, Kroop, Schadach e colleghi, mostra che il macchinario di riparazione delle rotture a doppia elica (DSB) del DNA svolge un ruolo chiave nella prevenzione di questo trasferimento. I plastidi, originari dei cianobatteri, hanno trasferito molti geni al nucleo durante l'evoluzione. Lo studio rileva che le piante utilizzano i percorsi di riparazione delle DSB per prevenire l'eccessiva incorporazione di DNA plastidiale, mantenendo l'integrità del genoma nucleare. I ricercatori hanno dimostrato che i componenti canonici della riparazione delle DSB minimizzano l'integrazione di DNA estraneo quando si verificano danni al DNA in prossimità di potenziali siti di inserimento del DNA plastidiale. Le piante con percorsi di riparazione delle DSB compromessi hanno mostrato un aumento dell'integrazione del DNA plastidiale, instabilità genomica e modelli di espressione genica aberranti. Tecniche avanzate di sequenziamento genomico hanno mostrato frequenti frammenti di DNA plastidiale che si infiltrano nel nucleo. Tuttavia, gli eventi di integrazione stabile nei cromosomi nucleari sono soppressi dal sistema di riparazione delle DSB. Lo studio ha rilevato che i segnali di riconoscimento e i complessi proteici si assemblano selettivamente nei siti di DSB, senza accogliere frammenti di DNA derivati ​​dai plastidi come substrati di riparazione. Questa selettività può comportare il riconoscimento del contesto di sequenza e l'architettura della cromatina. I risultati suggeriscono che i percorsi di riparazione del DNA agiscono come guardiani che controllano l'accettazione di sequenze di organelli esogeni. L'ingegneria di piante con capacità di riparazione delle DSB modulate potrebbe influenzare i tassi di introgressione del DNA plastidiale, offrendo uno strumento per l'editing del genoma e la biologia sintetica. Questa ricerca evidenzia l'importanza dei meccanismi di riparazione del DNA nel mantenimento dell'integrità genomica e nella regolazione dell'evoluzione del genoma nelle cellule eucariotiche. Inoltre, sollecita una rivalutazione delle stime del trasferimento genico orizzontale nei genomi delle piante.