使用限制性内切酶在拟南芥线粒体中诱导多处DNA双链断裂

《BMC Plant Biology》：Multiple inducible DNA double-strand breaks using a restriction endonuclease in Arabidopsis thaliana mitochondria

　　

摘要

植物线粒体基因组与一些重要的农艺性状相关，例如细胞质雄性不育，这是一个值得控制的性状。然而，由于植物线粒体基因组对CRISPR/Cas9编辑具有抗性，且人们对植物线粒体基因组中的DNA修复机制了解仍然有限，因此目前这些基因组在植物基因组编辑中并未受到重视。为了进一步研究双链断裂修复（DSBR）并提高在植物线粒体基因组中进行靶向DNA切割的能力，我们培育了一种拟南芥（Arabidopsis thaliana）品系，该品系包含一个核编码的T-DNA表达盒，该表达盒携带一种能够靶向线粒体的限制性内切酶，并且其表达可通过应用β-雌二醇来诱导。所选择的限制性内切酶KasI在拟南芥线粒体基因组中具有35个识别位点，切割位点位于必需的编码区域、非功能性DNA区域以及非串联重复序列内部或附近。通过一次诱导这种核编码的、靶向线粒体的限制性内切酶，我们能够解析其对线粒体基因组结构的影响，从而了解DNA修复所需的同源长度，以及不同切割位点的修复结果，包括非功能性DNA、编码DNA和重复序列区域的修复情况。这项研究为研究具有完整修复系统的植物中线粒体基因组的DNA修复提供了独特的工具。该工具还可用于进一步表征在线粒体中发挥作用的DNA修复蛋白。