Iron-Sulfur cluster assembly in Monocercomonoides exilis

Abstract

Při hledání mitochondrií u oxymonád jsme osekvenovali genom Monocercomonoides exilis - oxymonády izolované ze střeva činčily. Sekvenování poskytlo relativně kompletní genom, který byl důkladně prohledán na geny proteinů asociovaých s mitochondriální organelou, ale ani po intenzivním hledání se nám nepodařilo odhalit žádné věrohodné mitochondriální geny. Nepodařilo se nalézt ani geny pro ISC dráhu, která je zodpovědná za syntézu Fe-S center a je považována za esenciální funkci organel mitochondriálního původu (MRO). Namísto ní se nám podařilo najít geny pro SUF dráhu, která ji zřejmě funkčně nahradila. Bližší zkoumání SUF dráhy pomocí heterologních lokalizací naznačilo, že tato dráha je pravděpodobně lokalizována v cytosolu. In silico analýza prokázala, že proteiny SUF dráhy jsou konzervovány na úrovni sekundární a terciální struktury a že většina katalyticky významných aminokyselin a motivů je v nich přítomna. Funkčnost těchto proteinů byla nepřímo prokázána pomocí komplementací v Escherichia coli s mutovanou SUF a ISC drahou. SUF dráhu se podařilo nalézt také v transkriptomech a genomech dalších devíti zástupců skupiny Preaxostyla (anaerobních protist patřících do skupiny Metamonada). U většiny preaxostyl se nám podařilo nalézt alespoň částečnou fúzi genů pro SufD, SufS a SufU. Tato fúze je...

In the search for the mitochondrion of oxymonads, DNA of Monocercomonoides exilis - an oxymonad isolated from the gut of Chinchilla, was isolated and its genome was sequenced. Sequencing resulted in a fairly complete genome which was extensively searched or genes for mitochondrion related proteins, but no reliable candidate for such gene was identified. Even genes for the ISC pathway, which is responsible for Fe-S cluster assembly and considered to be the only essential function of reduced mitochondrion-like organelles (MROs), were absent. Instead, we were able to detect the presence of a SUF pathway which functionally replaced the ISC pathway. Closer examination of the SUF pathway based on heterologous localisation revealed that this pathway localised in the cytosol. In silico analysis showed that SUF genes are highly conserved at the level of secondary and tertiary structure and most catalytic residues and motifs are present in their sequences. The functionality of these proteins was further indirectly confirmed by complementation experiments in Escherichia coli where SUF proteins of M. exilis were able to restore at least partially Fe-S cluster assembly of strains deficient in the SUF and ISC pathways. We also proved by bacterial adenylate cyclase two-hybrid system that SufB and SufC can form...