植物におけるDNA修復機構がプラスチドから核への遺伝子伝達を抑制

Nature Plantsに掲載された新しい研究は、植物におけるプラスチドから核へのDNA伝達を抑制するメカニズムを明らかにしています。ゴンザレス-デュラン、クロープ、シャダッハらの研究チームは、DNA二本鎖切断（DSB）修復機構がこの伝達の防止に重要な役割を果たしていることを示しています。 シアノバクテリアに由来するプラスチドは、進化の過程で多くの遺伝子を核に伝達してきました。本研究では、植物がDSB修復経路を利用して過剰なプラスチドDNAの取り込みを防ぎ、核ゲノムの完全性を維持していることが明らかになりました。 研究者らは、DNA損傷が潜在的なプラスチドDNA挿入部位の近くで発生した場合、標準的なDSB修復構成要素が外来DNAの組み込みを最小限に抑えることを実証しました。DSB修復経路が損なわれた植物は、プラスチドDNAの組み込みの増加、ゲノム不安定性、および異常な遺伝子発現パターンを示しました。 高度なゲノムシーケンス技術により、頻繁にプラスチドDNA断片が核に浸潤していることが示されました。ただし、核染色体への安定した組み込みイベントは、DSB修復システムによって抑制されます。 この研究では、認識シグナルとタンパク質複合体がDSB部位に選択的に集合し、プラスチド由来のDNA断片を修復基質として受け入れないことがわかりました。この選択性には、配列コンテキスト認識とクロマチンアーキテクチャが関与している可能性があります。 これらの発見は、DNA修復経路が外来オルガネラ配列の受け入れを制御するゲートキーパーとして機能することを示唆しています。調節されたDSB修復能力を備えた植物を設計することにより、プラスチドDNAの侵入率に影響を与える可能性があり、ゲノム編集および合成生物学のツールを提供します。 この研究は、真核細胞におけるゲノムの完全性の維持とゲノム進化の調節におけるDNA修復メカニズムの重要性を強調しています。また、植物ゲノムにおける水平遺伝子伝達の推定値の再評価を促します。