Механізм репарації ДНК пригнічує перенесення генів з пластид до ядра у рослин

Нове дослідження в Nature Plants розкриває механізм у рослинах, який пригнічує перенесення ДНК з пластид до ядра. Дослідження, проведене Gonzalez-Duran, Kroop, Schadach та їхніми колегами, показує, що механізм репарації дволанцюгових розривів ДНК (DSB) відіграє ключову роль у запобіганні цьому перенесенню. Пластиди, що походять від ціанобактерій, перенесли багато генів до ядра під час еволюції. Дослідження показує, що рослини використовують шляхи репарації DSB для запобігання надмірному включенню ДНК пластид, підтримуючи таким чином цілісність ядерного геному. Дослідники продемонстрували, що канонічні компоненти репарації DSB мінімізують інтеграцію чужорідної ДНК, коли пошкодження ДНК відбувається поблизу потенційних місць вставки ДНК пластид. Рослини з пошкодженими шляхами репарації DSB показали збільшення інтеграції ДНК пластид, геномну нестабільність та аномальні моделі експресії генів. Передові методи геномного секвенування показали часте проникнення фрагментів ДНК пластид у ядро. Однак стабільні події інтеграції в ядерні хромосоми пригнічуються системою репарації DSB. Дослідження показало, що розпізнавальні сигнали та білкові комплекси вибірково збираються в місцях DSB, не враховуючи фрагменти ДНК, отримані з пластид, як субстрати для репарації. Ця селективність може включати розпізнавання контексту послідовності та архітектуру хроматину. Результати свідчать про те, що шляхи репарації ДНК діють як воротарі, контролюючи прийняття екзогенних органельних послідовностей. Інженерія рослин з модульованими можливостями репарації DSB може впливати на швидкість інтрогресії ДНК пластид, пропонуючи інструмент для редагування геному та синтетичної біології. Це дослідження підкреслює важливість механізмів репарації ДНК у підтримці геномної цілісності та регулюванні еволюції геному в еукаріотичних клітинах. Воно також спонукає до переоцінки оцінок горизонтального перенесення генів у геномах рослин.