DNA auf Wanderschaft in der ZelleForscher entdecken genetisches Puzzle aus Mitochondrien- und Chloroplasten

(pte/Köln)- Biologen vom Max-Planck-Institut für Züchtungsforschung haben einen neuartigen Mechanismus entdeckt, bei dem wandernde DNA vor ihrem Einbau in den Zellkern wie ein Puzzle aus Mitochondrien- und Chloroplasten-DNA zusammengesetzt wird. Diese neuen Erkenntnisse sind ausschlaggebend für das bessere Verständnis der Übertragung

Quelle: MPI/ pte
Quelle: MPI/ pte

fremder Gene in den Zellkern. Die Ergebnisse der Studie sind in der aktuellen Ausgabe des Magazins Genome Research http://www.genome.org publiziert worden.

Die Forscher analysierten systematisch die sequenzierten Genome von Reis und konzentrierten sich insbesondere auf die längsten Organell-DNA-Stücke, die erst kürzlich in den Kern gewandert waren. Sie entdeckten dabei Sequenzen, die sich aus vielen kleinen Fragmenten von Organell-DNA zusammensetzen. Die einzelnen Bauteile sind gleichen Alters und müssen erst kurz vor ihrem Einbau in die Kern-DNA zu dieser Mosaik-DNA zusammengefügt worden sein, erklären die Experten.

Nach den Erkenntnissen der Kölner Forscher liegt der Ausgangspunkt dieser Prozesse höchstwahrscheinlich bei der Fortpflanzung der Pflanzen. Während der Bildung von Pollen kommt es zur Degeneration von Mitochondrien und Chloroplasten. Bei dieser Gelegenheit wird vermutlich DNA freigesetzt, die in den Kern wandert, dort neu kombiniert und dann als Ganzes in die Kern-DNA eingefügt wird. Die Untersuchung der übertragenen Sequenzen gibt wichtige Aufschlüsse über die Mechanismen der DNA-Wanderung und erlaubt wichtige Rückschlüsse darauf, wie fremde DNA in den Zellkern eingebaut wird.

Die Struktur und damit die Funktionsfähigkeit der DNA sind ständig physikalischen, chemischen und biologischen Einflüssen ausgesetzt. In der Zelle kommt es daher regelmäßig zu DNA-Brüchen. Um diese Schäden wieder zu beheben, behilft sich die Zelle mit eigenen Reparaturmechanismen. Bei einer Variante werden fremde DNA-Stücke als “Kitt” eingefügt, um den Bruch zu schließen. Dieser Kitt kann DNA aus Mitochondrien und Chloroplasten sein. Der Klebemechanismus kann jedoch nicht zwischen Kern- und Organell-DNA unterscheiden. Daher kann DNA aus Mitochondrien und Chloroplasten zusammengestückelt werden, bevor sie in die Kern-DNA eingefügt wird.

Weitere Informationen:
http://www.mpiz-koeln.mpg.de