Iron containing cofactors in anaerobic parasite Giardia intestinalis

Abstract

Železo je nepostradatelným prvkem téměř pro všechny organismy. Nejčastěji je v buňce přítomné jako součást železitosirných (FeS) klastrů a hemu. Díky těmto kofaktorům mají proteiny schopnost katalyzovat enzymatickou reakci, přenášet elektrony a plyny a nebo detekovat signál. Mnoho FeS a hemových proteinů se účastní dobře prostudovaných drah, jako je fotosyntéza nebo dýchací řetězec. Nicméně o syntéze FeS klastrů v různých buněčných kompartmentech nebo o roli nově objevených FeS nebo hemo-proteinů se stále mnoho informací neví. Velmi málo je známo především o tom, jak jsou u anaerobně žijících protistů FeS klastry formovány nebo jak je využíván hem. V těchto organismech se totiž dráhy dýchacího řetězce či fotosyntézy nevyskytují. Rozhodli jsme se proto zaměřit na železo obsahující kofaktory u anaerobního parazita Giardia intestinalis. Tento organismus prošel dramatickou reduktivní evolucí, jejímž výsledkem je vznik jednoho z nejmenších eukaryotických genomů a nejvíce redukované formy mitochondrie - mitosomu. Charakterizovali jsme některé komponenty mitochondriální (ISC) a cytoplasmatické (CIA) FeS klastrovací dráhy. Pomocí proteomické analýzy jsme nejprve detekovali komponenty dráhy ISC v mitosomu. Poté jsme analyzovali přítomnost a buněčnou lokalizaci CIA proteinů. V genomu G. intestinalis jsme...

Iron is an essential element in nearly all organisms. It is present mainly as a component of iron sulfur (FeS) clusters or as a heme iron. These cofactors enable proteins to transfer electrons or diatomic gasses, signal sensing and enzyme catalysis. Numerous FeS and heme depending proteins are involved in photosynthesis and respiratory chain pathways, which are well described processes. However, there is still much to learn about more recently discovered pathways such as formation of FeS clusters in various cell compartments and about roles of novel FeS or heme proteins. Particularly, only limited information is available about how FeS clusters are assembled or how heme is used in anaerobic protists, in which cytochrome-dependent respiration and photosynthesis does not occur. We decided to focus on iron cofactors in anaerobic parasite Giardia intestinalis. This organism undergone dramatic reductive evolution that resulted in formation of one of the smallest eukaryotic genome and the most reduced form of mitochondria, the mitosome. We characterized some components of mitochondrial (ISC) and cytoplasmic (CIA) FeS assembly machineries. We have detected ISC components in mitosome by proteomic analysis. Furthermore we investigated the presence and subcellular localization of CIA proteins in Giardia. In...