DNA修復機制抑制植物質體向細胞核的基因轉移

《自然植物》雜誌上的一項新研究揭示了植物中抑制DNA從質體轉移到細胞核的機制。這項由Gonzalez-Duran、Kroop、Schadach及其同事領導的研究表明，DNA雙鏈斷裂（DSB）修復機制在防止這種轉移中起著關鍵作用。 質體起源於藍細菌，在進化過程中已將許多基因轉移到細胞核。該研究發現，植物利用DSB修復途徑來防止過度的質體DNA整合，從而維持核基因組的完整性。 研究人員證明，典型的DSB修復成分在潛在的質體DNA插入位點附近發生DNA損傷時，可以最大限度地減少外源DNA的整合。DSB修復途徑受損的植物表現出質體DNA整合增加、基因組不穩定性和異常的基因表達模式。 先進的基因組測序技術顯示，頻繁的質體DNA片段滲入細胞核。然而，穩定的整合事件進入核染色體受到DSB修復系統的抑制。 該研究發現，識別信號和蛋白質複合物選擇性地在DSB位點組裝，而不將質體衍生的DNA片段作為修復底物。這種選擇性可能涉及序列背景識別和染色質結構。 研究結果表明，DNA修復途徑充當看門人，控制著外源細胞器序列的接受。工程改造具有調節DSB修復能力的植物可以影響質體DNA滲入率，為基因組編輯和合成生物學提供工具。 這項研究強調了DNA修復機制在維持基因組完整性和調節真核細胞基因組進化中的重要性。它還促使人們重新評估植物基因組中水平基因轉移的估計。