Evoluce mitochondriální biogeneze.

Abstract

Mitochondriální biogeneze je komplexní a evolučně dynamický proces nezbytný pro funkci eukaryotických buněk. Tato práce shrnuje výsledky čtyř vzájemně propojených studií, které zkoumají klíčové dráhy mitochondriální biogeneze s důrazem na jejich evoluční trajektorie. Konkrétně zkoumáme translokaci proteinů přes vnitřní mitochondriální membránu, transport metabolitů, regulační mechanismy zprostředkované proteiny LYRM a syntézu železo-sirných klastrů. Velký důraz je kladen na komparativní analýzy napříč eukaryotickým stromem života, které ukazují, jak se jednotlivé dráhy spolu s mitochondriemi jako celkem přizpůsobily životním podmínkám různých organismů. Zaměřujeme se na anaeroby, jelikož jejich mitochondrie jsou často vysoce redukované, a nabízejí tak skvělý vhled do jádra mitochondriálních drah. Souhrnně naše zde prezentované poznatky podtrhují pozoruhodnou plasticitu mitochondriálních drah, ale také zachování některých mechanismů, které se dochovaly od posledního společného eukaryotického předka bez ohledu na ostatní adaptace.

Mitochondrial biogenesis is a complex and evolutionarily dynamic process essential for eukaryotic cell function. This work summarizes the results of four interconnected studies, investigating key pathways in mitochondrial biogenesis with an emphasis on their evolutionary trajectories. Namely, we explore protein translocation across the inner mitochondrial membrane, metabolite transport, regulatory mechanisms mediated by LYRM proteins, and the iron-sulfur cluster assembly pathway. A strong emphasis is placed on comparative analyses across the eukaryotic tree of life, showing how each pathway along with the mitochondria as a whole, adapted to the living conditions of different organisms. Often, we focus on anaerobes, since their mitochondria are typically highly reduced and thus, they offer a great insight into the core of the mitochondrial pathways. Collectively, the findings presented here underscore the remarkable plasticity of mitochondrial pathways, but also strong conservation of certain mechanisms that have been retained since the last common eukaryotic ancestor, despite extensive lineage-specific adaptations.