Механизм репарации ДНК подавляет перенос генов из пластид в ядро у растений

Новое исследование, опубликованное в Nature Plants, раскрывает механизм у растений, который подавляет перенос ДНК из пластид в ядро. Исследование, проведенное Гонсалесом-Дураном, Кроопом, Шадахом и коллегами, показывает, что механизм репарации двухцепочечных разрывов (ДЦР) ДНК играет ключевую роль в предотвращении этого переноса. Пластиды, происходящие от цианобактерий, перенесли много генов в ядро в ходе эволюции. Исследование показывает, что растения используют пути репарации ДЦР для предотвращения чрезмерного включения пластидной ДНК, поддерживая тем самым целостность ядерного генома. Исследователи продемонстрировали, что канонические компоненты репарации ДЦР минимизируют интеграцию чужеродной ДНК, когда повреждение ДНК происходит вблизи потенциальных мест вставки пластидной ДНК. Растения с нарушенными путями репарации ДЦР показали повышенную интеграцию пластидной ДНК, геномную нестабильность и аберрантные паттерны экспрессии генов. Передовые методы геномного секвенирования показали частое проникновение фрагментов пластидной ДНК в ядро. Однако стабильные события интеграции в ядерные хромосомы подавляются системой репарации ДЦР. Исследование показало, что сигналы распознавания и белковые комплексы избирательно собираются в местах ДЦР, не принимая фрагменты ДНК, полученные из пластид, в качестве субстратов для репарации. Эта селективность может включать распознавание контекста последовательности и архитектуру хроматина. Результаты показывают, что пути репарации ДНК действуют как привратники, контролирующие принятие экзогенных органелльных последовательностей. Инженерия растений с модулированными возможностями репарации ДЦР может влиять на скорость интрогрессии пластидной ДНК, предлагая инструмент для редактирования генома и синтетической биологии. Это исследование подчеркивает важность механизмов репарации ДНК в поддержании геномной целостности и регулировании эволюции генома в эукариотических клетках. Это также побуждает к переоценке оценок горизонтального переноса генов в геномах растений.