Functional study of the SUF pathway in the cell of Monocercomonoides exilis and Paratrimastix pyriformis

Abstract

Syntéza železo-sirných center je nepostradatelný buněčný proces, který je závislý na složitých biosyntetických drahách. U modelových eukaryot jsou těmito drahami ISC v mitochondrii a CIA v cytosolu. Nedávná analýza genomu a transkriptomu amitochondriálního prvoka Monocercomonoides exilis prokázala, že tento organismus postrádá ISC dráhu, která byla nahrazena bakteriální SUF dráhou. Blízký volně žijící příbuzný M. exilis, Paratrimastix pyriformis, obsahuje organely příbuzné mitochondrii, přesto zde byla ISC dráha také nahrazena dráhou SUF. Získání SUF dráhy je považováno za podmínku pro následnou ztrátu mitochondrie u M. exilis, který je prvním zdokumentovaným eukaryotickým organismem zcela bez této organely. SUF dráha byla doposud předmětem mnoha studií u bakterií, avšak její role hlavního poskytovatele železo-sirných center pro eukaryotické buňky byla popsána pouze u několika případů, a to především na základě genomických dat. Tato práce se zabývá domnělou ATPázou SufC a domnělým proteinovým lešením SufB. Oba proteiny byly úspěšně izolovány v rekombinantní formě. U SufC byla naměřena ATPázová aktivita, která by zvýšená za přítomnosti SufB. Podmínky pro ATPázovou aktivity SufC byly standardizovány. Rekombinantní forma SufC byla použita k přípravě protilátky, která byla použita k lokalizaci SUF...

The synthesis of iron-sulfur clusters is an essential cellular process, which depends on complex biosynthetic pathways. In model eukaryotes, these pathways are the ISC pathway in the mitochondria and the CIA pathway in the cytosol. A recent genome and transcriptome analysis showed, that an amitochondriate protist Monocercomonoides exilis lacks the canonical ISC pathway, which has been replaced by a bacterial SUF pathway. A close free-living relative of M. exilis, Paratrimastix pyriformis possesses a mitochondrion-related organelle, yet also possesses a SUF pathway instead of ISC. The acquisition of the SUF pathway has been suggested as the primordial cause for mitochondrial loss in M. exilis, which is the first documented eukaryotic organism without a mitochondrion. The SUF pathway has been the subject of numerous studies in bacteria, however, its role as the core provider of iron-sulfur clusters for eukaryotic cells has been reported in merely a handful of eukaryotes and was based predominantly on genomic data. This thesis focuses on the putative ATPase SufC and the putative scaffold protein SufB. Both proteins were successfully produced in recombinant forms. SufC has been found to possess ATPase activity in vitro, which was increased upon interaction with SufB. The conditions for theATPase...