Mecanismo de Reparo de DNA Suprime a Transferência de Genes de Plastídeos para o Núcleo em Plantas

Um novo estudo na Nature Plants revela um mecanismo em plantas que suprime a transferência de DNA de plastídeos para o núcleo. A pesquisa, liderada por Gonzalez-Duran, Kroop, Schadach e colegas, mostra que a maquinaria de reparo de quebras de fita dupla (DSB) de DNA desempenha um papel fundamental na prevenção dessa transferência. Plastídeos, originários de cianobactérias, transferiram muitos genes para o núcleo durante a evolução. O estudo descobre que as plantas usam vias de reparo de DSB para prevenir a incorporação excessiva de DNA plastidial, mantendo a integridade do genoma nuclear. Os pesquisadores demonstraram que os componentes canônicos de reparo de DSB minimizam a integração de DNA estranho quando ocorrem danos ao DNA perto de potenciais sítios de inserção de DNA plastidial. Plantas com vias de reparo de DSB comprometidas mostraram aumento da integração de DNA plastidial, instabilidade genômica e padrões de expressão gênica aberrantes. Técnicas avançadas de sequenciamento genômico mostraram fragmentos frequentes de DNA plastidial infiltrando o núcleo. No entanto, eventos de integração estáveis ​​em cromossomos nucleares são suprimidos pelo sistema de reparo de DSB. O estudo descobriu que sinais de reconhecimento e complexos de proteínas se montam seletivamente em sítios de DSB, sem acomodar fragmentos de DNA derivados de plastídeos como substratos de reparo. Essa seletividade pode envolver reconhecimento de contexto de sequência e arquitetura da cromatina. As descobertas sugerem que as vias de reparo de DNA atuam como porteiros controlando a aceitação de sequências de organelas exógenas. A engenharia de plantas com capacidades de reparo de DSB moduladas pode influenciar as taxas de introgressão de DNA plastidial, oferecendo uma ferramenta para edição de genoma e biologia sintética. Esta pesquisa destaca a importância dos mecanismos de reparo de DNA na manutenção da integridade genômica e na regulação da evolução do genoma em células eucarióticas. Também estimula uma reavaliação das estimativas de transferência horizontal de genes em genomas de plantas.