Studium mechanismů rekombinace DNA u rostlin

Abstract

DNA double-strand break (DSB) is a dangerous type of DNA damage, but it also serves in controlled increase of genetic variability. The two major DSB repair pathways are homologous recombination (HR) using homologous sequences and non- homologous end joining (C-NHEJ). Two model plants Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) and the moss Physcomitrella patens (Physcomitrella) differ in DSB repair strategies. Arabidopsis uses C-NHEJ, however Physcomitrella prefers HR. These plant models are compared on the basis of measurement of DSB and single strand breaks (SSB) repair by comet assay. The half-life of the first rapid phase of the DSB repair is about 5 minutes in both plant species. Although the C-NHEJ is considered as the main DSB repair pathway in Arabidopsis, rapid repair is independent of AtLIG4 and AtKu80, suggesting the existence of the effective backup non-homologous repair pathways (A-NHEJ). In Physcomitrella, the rapid DBS repair dominates in mitotically active cells and is also independent of PpLIG4. Conversely, PpLIG4 is surprisingly involved in the repair of the DNA alkylation damage. An essential DNA ligase of the rapid DSB repair pathway in Arabidopsis is the replication ligase AtLIG1, which is also responsible for the alkylation DNA damage repair, and thus represents a functional homolog of...

Dvouvláknový zlom DNA (DSB) je nebezpečný typ poškození DNA, ale zároveň také slouží ke kontrolovanému zvyšování genetické variability. Za hlavní dráhy opravy DSB se považují homologní rekombinace (HR), využívající homologní sekvence, a nehomologní spojování konců DNA (C-NHEJ). Dva rostlinné modely Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) a mech Physcomitrella pattens (Physcomitrella) se liší strategií opravy DSB. Arabidopsis dává přednost C-NHEJ a Physcomitrella zase HR. Tyto modelové rostliny jsou porovnány na základě měření kinetiky opravy DSB a jednovláknových zlomů DNA (SSB) kometovým testem. U obou rostlinných druhů je poločas první rychlé fáze opravy DSB kolem 5 minut. I když je C-NHEJ považována za hlavní dráhu opravy DSB u Arabidopsis, rychlá oprava není závislá na jejích faktorech AtKu80 a AtLIG4, což poukazuje na existenci efektivních záložních nehomologních drah (A-NHEJ). U Physcomitrella dominuje rychlá oprava DSB v mitoticky aktivních buňkách a také není závislá na PpLIG4. Naopak PpLIG4 se překvapivě účastní opravy alkylačního poškození DNA. Esenciální ligázou rychlé opravy DSB u Arabidopsis je replikační AtLIG1, která je také zodpovědná za opravu alkylačního poškození DNA, a tak představuje funkční homolog LIG3. Rychlá oprava DSB je také zcela závislá na AtSMC6b, který patří do skupiny...