DNA修复机制抑制植物质体向细胞核的基因转移

《自然植物》杂志上的一项新研究揭示了植物中抑制DNA从质体转移到细胞核的机制。这项由Gonzalez-Duran、Kroop、Schadach及其同事领导的研究表明，DNA双链断裂（DSB）修复机制在防止这种转移中起着关键作用。 质体起源于蓝细菌，在进化过程中已将许多基因转移到细胞核。该研究发现，植物利用DSB修复途径来防止过度的质体DNA整合，从而维持核基因组的完整性。 研究人员证明，典型的DSB修复成分在潜在的质体DNA插入位点附近发生DNA损伤时，可以最大限度地减少外源DNA的整合。DSB修复途径受损的植物表现出质体DNA整合增加、基因组不稳定性和异常的基因表达模式。 先进的基因组测序技术显示，频繁的质体DNA片段渗入细胞核。然而，稳定的整合事件进入核染色体受到DSB修复系统的抑制。 该研究发现，识别信号和蛋白质复合物选择性地在DSB位点组装，而不将质体衍生的DNA片段作为修复底物。这种选择性可能涉及序列背景识别和染色质结构。 研究结果表明，DNA修复途径充当看门人，控制着外源细胞器序列的接受。工程改造具有调节DSB修复能力的植物可以影响质体DNA渗入率，为基因组编辑和合成生物学提供工具。 这项研究强调了DNA修复机制在维持基因组完整性和调节真核细胞基因组进化中的重要性。它还促使人们重新评估植物基因组中水平基因转移的估计。