Evolution of euglenid plastid proteome

Abstract

Vznik plastidů endosymbiózou a jejich horizontální šíření je široce rozšířený evoluční jev a jedna z významných hnacích sil evoluce eukaryot. Integrace nové organely je doprovázena změnami v její struktuře, genovém obsahu, biogenezi a importu proteinů a propojením jejích metabolických drah s drahami hostitele. Studium těchto procesů v různých skupinách sekundárních řas a srovnávání mezi nimi je důležité pro porozumění obecným principům evoluce plastidů. Krásnoočka (Euglenophyta) získala své plastidy od zelených řas po poměrně dlouhém období heterotrofie. V této práci jsem se podílela na analýze nově vygenerovaných sekvenčních datasetů: transkriptomů Euglena gracilis a Euglena longa a plastidového proteomu E. gracilis determinovaného pomocí hmotnostní spektrometrie, a to s ohledem na potenciální inovace související se získáním a integrací plastidu. Ve výsledných publikacích jsme se zaměřili zvláště na složení a evoluci systému pro targeting a import jaderně kódovaných proteinů do plastidu a zjistili, že plastidy krásnooček obsahují extrémně redukovaný TIC a zcela postrádají TOC komplex. Na základě plastidového proteomu jsme identifikovali několik nových potenciálních translokáz odvozených od proteinů endomembránového systému a popsali některé dříve nepovšimnuté vlastnosti N-terminálních...

Endosymbiotic gain and transfer of plastids is a widespread evolutionary phenomenon and a major driving force of eukaryotic evolution. The integration of a new organelle is accompanied by changes in its structure, gene content, molecular mechanisms for biogenesis and transport, and re-wiring of the host and organelle metabolic pathways. To understand the course and underlying mechanisms of plastid evolution, it is important to study these processes in variety of secondary algae and notice their differences and similarities. Euglenophytes gained their plastids from green eukaryotic algae after a long history of heterotrophic lifestyle. In my thesis, I participated in analyses of newly generated sequence datasets: transcriptomes of Euglena gracilis and Euglena longa and mass spectrometry-determined proteome of E. gracilis plastid with especial regard to the potential novelties associated with plastid gain and incorporation. In the resulting publications we particularly focus on plastid protein import machinery and targeting signals and report extremely reduced TIC and completely absent TOC in euglenophyte plastid. Using the proteomic dataset, we predict potential novel plastid protein translocases recruited from ER/Golgi and re-analyze plastid signal domains, characterizing previously overlooked...