Почему митохондриальный геном салата похож на нарезанный салат

Митохондрии, «энергетические станции клетки», возникли миллиарды лет назад в результате симбиоза. Они содержат собственную ДНК и передаются по материнской линии у большинства эукариот.

Однако митохондрии растений сильно отличаются от животных. Новое исследование, опубликованное 30 августа в PLOS Genetics (Алекс Козик, Бет Роуэн, Ричард Мишельмор из UC Davis Genome Center и Алан Кристенсен из Университета Небраски-Линкольна), демонстрирует эту разницу.

Сложность и разнообразие

Геномы митохондрий растений крупнее и сложнее животных. Они сильно варьируются по размеру, последовательности и организации, хотя сами кодирующие белок последовательности консервативны.

Ранее считалось, что они представлены единой кольцевой хромосомой (master circle). Но новые данные показывают, что реальная картина гораздо сложнее.

Структура как «нарезанный салат»

Учёные использовали длинное прочтение ДНК и микроскопию для изучения структуры митохондриальных геномов культурного салата (Lactuca sativa) и двух его диких родственников (L. saligna и L. serriola).

Было убедительно показано, что ДНК митохондрий растений — это динамичная смесь разветвлённых структур, лент и колец. Чаще она встречалась в виде разветвлённых или линейных структур, а не кругов. Большой единый круг (master circle) не был обнаружен никогда.

Гены были консервативны, но блоки генов постоянно перемешивались — подобно ингредиентам в нарезанном салате.

Новая парадигма

Авторы заключают: «Наши данные предполагают, что митохондриальные геномы растений следует представлять как множественные последовательностные единицы, показывающие их переменные и динамичные связи, а не как круги». Это исправление широко распространённого представления закладывает основу для будущих исследований динамики и эволюции митохондриальных геномов у разных растений.