Langzame integratie
Duizenden genen van mitochondriën en chloroplasten hebben hun weg in het genoom van de plant gevonden. Ondanks dat mitochondriën en chloroplasten zich al miljoenen jaren in plantencellen bevinden is dit proces nog steeds gaande. Een bewust langzaam proces laten Duitse onderzoekers in Nature Plants zien.
Er zijn verschillende voordelen om als gen in het genoom van de plant te zitten. Seksuele uitwisseling bijvoorbeeld, iets wat in het mitochondrie of chloroplast genoom niet gebeurt. Ook kan de plant genen die in z’n genoom bevinden energie efficiënter reguleren. Toch is het niet zo dat genen van mitochondriën of chloroplasten makkelijk het planten genoom binnenkomen.
Voor het overbrengen van genen van het chloroplast genoom naar dat van de plant zijn drie dingen nodig. Ten eerste moet DNA van de chloroplast zich een weg vinden naar het cytosol. Bijvoorbeeld doordat een chloroplast openbreekt. Ten tweede moet het DNA in de nucleus terecht komen. Waar ten derde het genoom het DNA in zich moet integreren. Waar voor de eerste en twee de stap onderzoekers een redelijk beeld hebben hoe dit gebeurt, hebben ze dat niet bij de laatste stap. Daarom besloten de onderzoekers van het artikel het nader te bestuderen.
Zonder DSBR-systeem nemen planten meer chloroplast en mitochondrie DNA in hun genoom op
Een dubbele breuk in het genoom geeft het chloroplast of mitochondrie DNA een kans om ertussen te komen. Hierbij is het dubbele-streng breuk repareer systeem ook wel (DSBR-systeem genoemd) betrokken. Om te onderzoeken of het DSBR-systeem ook betrokken in bij het integreren van het mitochondrie of chloroplast DNA maakte de onderzoekers twee mutanten die elk een van de twee DSBR-systemen van de plant plat leggen.
Door dit te combineren met een systeem dat het openbreken van chloroplasten stimuleert konden de onderzoekers het effect van het missen van een van de twee DSBR-systeem zien. Hierbij zagen de onderzoekers dat wanneer de plant een DSBR-systeem miste, dat planten dan meer chloroplast DNA in het genoom opnemen.
De frequentie hiervan was behoorlijk hoog, en daarmee ook de kans dat het de werking van andere genen beïnvloed. Dat laatste is iets wat de plant zo veel mogelijk wil voorkomen. Het is dan vanuit dat oogpunt ook niet gek dat de DSBR-systemen van de plant de integratie van mitochondrie of chloroplast DNA in het genoom van de plant niet te snel willen laten gaan.
Literatuur
Gonzalez-Duran, E., Kroop, X., Schadach, A. et al. Suppression of plastid-to-nucleus gene transfer by DNA double-strand break repair. Nat. Plants (2025). https://doi.org/10.1038/s41477-025-02005-w
Plant en Zo 