Правильное наследование ДНК необходимо для здорового роста и деления клеток. То же самое касается генетического материала, обнаруженного в хлоропластах: энергетических центрах всех растительных клеток.
Хлоропластные геномы - вероятно, остатки предков бактерий - организованы в ДНК-белковые комплексы, называемые нуклеоидами. Хотя для понимания динамики ДНК в ядрах растительных клеток была проделана значительная работа, мало что известно о динамике нуклеоидов хлоропластов.
Теперь Юсуке Кобаяши и Йошики Нисимура из Киотского университета, Осами Мисуми из Университета Ямагути и другие сотрудники выделили и охарактеризовали белок в хлоропластах, необходимый для правильной сегрегации нуклеоидов. Их выводы были недавно опубликованы в журнале Science.
«Чтобы понять динамику нуклеоидов хлоропластов, мы сосредоточились на их поведении во время деления хлоропластов у зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii», - объясняет Нисимура..
"Мы проверили около 6 000 образцов со случайными мутациями в их ДНК, а затем выделили образцы с дефектным расхождением нуклеоидов."
У одного из этих мутантов был обнаружен дефект в гене, который команда назвала moc1, что означает «Монокариотический хлоропласт 1». Хлоропласты этого мутанта содержали только один нуклеоид и демонстрировали неравную сегрегацию во время деления хлоропластов. Затем гомологичный ген moc1 был обнаружен в обычно используемом для исследований наземном растении Arabidopsis thaliana. При мутации исследователи обнаружили, что эти организмы демонстрируют дефекты роста и аномальное расщепление нуклеоидов.
После тщательного анализа этого нового гена команда обнаружила, что moc1 функционирует как специфичная для хлоропластов «резольваза Холлидея», которая, как продолжает Нисимура, «очень важна для распутывания структуры ДНК, называемой соединениями Холлидея. Эти гены имеют никогда не обнаруживались в хлоропластах до сих пор."
Продолжая свое исследование, исследователи успешно визуализировали активность moc1 на соединениях Холлидея с помощью высокоскоростной атомно-силовой микроскопии и технологии ДНК-оригами. Они наблюдали, как moc1 связывается с сердцевиной соединений Холлидея и разрезает их симметрично.
Открытие команды улучшает понимание очень сложных структур, поддерживающих ДНК хлоропластов, правильное функционирование которых необходимо для хорошего здоровья клеток.