Proteomics as a tool for exploring adaptive strategies in protists

Abstract

Proteomika poskytuje jedinečný a silný nástroj pro zkoumání adaptačních strategií u různých protistů, od mořského fytoplanktonu až po parazitické prvoky. Tato práce se zaměřuje na pokročilé proteomické metody a jejich využití pro zkoumání, jak tyto organismy reagují na environmentální a biologické tlaky na molekulární úrovni. U mořského eukaryotického fytoplanktonu proteomická analýza odhalila dynamickou regulaci mechanismů příjmu železa, včetně proteinů jako fytotransferrin, regulaci systémů pro příjem sideroforů a metabolických adaptací reagujících na dostupnost železa. Studie zaměřené na jednotlivé druhy ukázaly rychlou modulaci adaptačních mechanismů při změně v dostupnosti železa, zatímco experimenty s kokulturami více druhů prokázaly, jak nedostatek železa přetváří složení těchto řasových konsorcií ve prospěch druhů přizpůsobených prostředí s nízkým obsahem živin. U parazitických protistů, včetně apikomplex, trypanosom a volně žijících patogenních améb, proteomika ozřejmila, jak parazité dynamicky přetvářejí expresi proteinů během životního cyklu a v reakci na interakce s hostitelem. Proteomické techniky jako proximity labeling a hyperLOPIT odhalily nové proteiny zapojené do invaze hostitelských buněk, intracelulárního přežívání a úniku před imunitní odpovědí. U Naegleria fowleri srovnávací...

Proteomics provides a unique and powerful framework to investigate the molecular basis of adaptive strategies in diverse protists, ranging from marine phytoplankton to parasitic protozoa. This thesis focuses on advanced proteomic methods to explore how these organisms respond to environmental and biological pressures at the molecular level. In marine eukaryotic phytoplankton, proteomic analyses uncovered the dynamic regulation of iron acquisition mechanisms, including phytotransferrins, siderophore uptake systems, and iron-responsive metabolic adaptations. Species-specific studies demonstrated rapid modulation of these proteins following changes in iron availability, while multispecies coculture experiments showed how iron scarcity restructures algal consortia composition by favoring species adapted to low-nutrient environments. In parasitic protists, including apicomplexans, trypanosomes, and free-living pathogenic amoebae, proteomics illuminated how parasites dynamically remodel their protein expression during life cycle transitions and in response to interaction with the host. Techniques such as proximity labeling and hyperLOPIT revealed novel proteins involved in host cell invasion, intracellular survival, and immune evasion. In Naegleria fowleri, comparative proteomics identified...