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乾燥は外因性DNAの核内ゲノムへのアクセス性を劇的には増加させない：内共生性DNA移動の頻度からの証拠
Desiccation does not drastically increase the accessibility of exogenous DNA to nuclear genomes: evidence from the frequency of endosymbiotic DNA transfer.
PMID: 32611311 PMCID: PMC7329468. DOI: 10.1186/s12864-020-06865-8.
抄録
背景:
水平遺伝子導入（HGT）は原核生物ゲノムの進化において広く受け入れられているが、真核生物ゲノムの進化におけるその役割については、未だに熱い議論がなされている。極端な乾燥や放射線に耐性を持ついくつかの腐葉土類では、非常に高いレベルでHGTが起こるのに対し、もう一つの乾燥に耐性を持つ無脊椎動物であるクマムシでは、このパターンは存在しません。全体的に、長時間の乾燥によって誘発されるDNA二本鎖切断（DSB）は、外因性DNAの統合のために核内ゲノムへのゲートウェイを開き、HGTプロセスを促進し、それによって共生内DNA移動（EDT）の速度を向上させると推測されている。
BACKGROUND: Although horizontal gene transfer (HGT) is a widely accepted force in the evolution of prokaryotic genomes, its role in the evolution of eukaryotic genomes remains hotly debated. Some bdelloid rotifers that are resistant to extreme desiccation and radiation undergo a very high level of HGT, whereas in another desiccation-resistant invertebrate, the tardigrade, the pattern does not exist. Overall, the DNA double-strand breaks (DSBs) induced by prolonged desiccation have been postulated to open a gateway to the nuclear genome for exogenous DNA integration and thus to facilitate the HGT process, thereby enhancing the rate of endosymbiotic DNA transfer (EDT).
結果:
まず、乾燥に強い5つの真核生物の核内ミトコンドリアDNA（NUMT）と核内プラスチドDNA（NUPT）を調査した。過剰なNUMTやNUPTは検出されなかった。さらに、24群の乾燥耐性生物と比較的乾燥耐性の低い近縁種を比較したが、NUMT/NUPTの含有量に有意な差は認められなかった。
RESULTS: We first surveyed the abundance of nuclear mitochondrial DNAs (NUMTs) and nuclear plastid DNAs (NUPTs) in five eukaryotes that are highly resistant to desiccation: the bdelloid rotifers Adineta vaga and Adineta ricciae, the tardigrade Ramazzottius varieornatus, and the resurrection plants Dorcoceras hygrometricum and Selaginella tamariscina. Excessive NUMTs or NUPTs were not detected. Furthermore, we compared 24 groups of desiccation-tolerant organisms with their relatively less desiccation-tolerant relatives but did not find a significant difference in NUMT/NUPT contents.
結論:
乾燥はDSBを誘発する可能性がありますが、ほとんどの真核生物において外因性配列の統合の頻度を劇的に増加させることはないでしょう。外因性DNA配列の捕捉は、代替末端結合（alt-EJ）と名付けられた非相同末端結合のサブタイプによってDSBが修復された場合にのみ可能である。結果として生じる挿入変異の劇症的な影響のため、alt-EJは他のメカニズムに比べて頻繁に開始されることはありません。
CONCLUSIONS: Desiccation may induce DSBs, but it is unlikely to dramatically increase the frequency of exogenous sequence integration in most eukaryotes. The capture of exogenous DNA sequences is possible only when DSBs are repaired through a subtype of non-homologous end joining, named alternative end joining (alt-EJ). Due to the deleterious effects of the resulting insertion mutations, alt-EJ is less frequently initiated than other mechanisms.