Пластом

Пластом (от греч. plastos — вылепленный, оформленный) — совокупность генов, расположенных в кольцевых молекулах ДНК пластид (например, хлоропластов). В кооперации с генами ядра пластом обеспечивает:

Пластом кодирует:

  • все транспортные РНК (тРНК) и рибосомные РНК (рРНК) пластид;
  • часть рибосомных белков;
  • ключевые белковые комплексы мембран:
    • I и II фотосистемы хлоропластов;
    • АТФазный комплекс (участвует в синтезе АТФ).

Интересный пример: основной фермент хлоропластов — рибулозобисфосфаткарбоксилаза (RuBisCO) — состоит из крупных и мелких субъединиц. Крупные субъединицы кодируются именно пластомом, а мелкие — ядерным геномом.

Структура рибосомных РНК пластид близка к таковой у цианобактерий. Это служит одним из ключевых доказательств симбиотической теории происхождения растительной клетки, согласно которой хлоропласты являются потомками древних симбиотических цианобактерий.

Особенности и эволюция:

  • Множественность копий: В одной клетке и даже в одной пластиде присутствует множество копий ДНК пластома. Это создаёт основу для соматической сегрегации (разделения) мутаций.
  • Ограничение изменчивости: У растений выработались механизмы, ограничивающие рекомбинационную изменчивость пластома:
    • материнский тип передачи пластид (у большинства растений);
    • однородительское наследование пластома. Эти механизмы уравнивают темпы микроэволюционной изменчивости ядерного и пластидного генетического материала.

Наиболее детально ядерно-пластомные взаимоотношения изучены у модельных объектов: энотеры (Oenothera), табака (Nicotiana tabacum) и зелёной водоросли хламидомонады (Chlamydomonas reinhardtii).

Современный контекст

Исследование пластома (пластидного генома) вышло на новый уровень с развитием методов секвенирования. Полная расшифровка пластома стала рутинной процедурой и активно используется в филогенетике и систематике растений для построения точных эволюционных деревьев. Кроме того, пластом является популярной мишенью для генной инженерии растений. Встраивание нужных генов именно в пластидную ДНК часто даёт более высокий и стабильный уровень экспрессии белка, а также снижает риск распространения трансгенов через пыльцу, что важно для биобезопасности. Таким образом, изучение пластома позволяет не только понимать эволюцию и основы фотосинтеза, но и целенаправленно создавать высокопродуктивные и устойчивые сорта сельскохозяйственных растений.