Datum: 03.12.2012
Genomy řas odhalují jejich evoluční mozaikovitost a osud nukleomorfu
Článek v časopisu Nature přináší nové poznatky o vývoji řas.
Řasy ze skupin Chlorarachniophyta (Rhizaria) a Cryptophyta představují přechodnou formu v rámci řas, které prošly sekundární endosymbiózou. To je komplexní proces získání plastidu pohlcením eukaryotické řasy, která se v evoluci přemění v sekundární plastid obalený více než dvěma membránami. Na rozdíl od ostatních sekundárních řas, jako jsou třeba rozsivky, krásnoočka či obrněnky, si obě zmíněné skupiny ponechaly miniaturizovaný pozůstatek jádra pohlcené, endosymbiotické řasy - tzv. nukleomorf. S cílem zjistit proč si vlastně nukleomorf ponechaly, byly mezinárodním týmem vedeným Johnem Archibaldem z Dalhousie University v Halifaxu v Kanadě osekvenovány a analyzovány genomy modelových řas Guillardia theta (Cryptophyta) a Bigelowiella natans (Chlorarachniophyta; Rhizaria). Oba tyto genomy obsahují kolem 21000 proteiny kódujících genů velmi bohatých na přítomnost intronů. Ukázalo se, že B. natans používá v masivním měřítku alternativní sestřih transkriptů (splicing), mechanismus dosud nenalezený u jednobuněčných organismů. Fylogenomická analýza doplněná o predikce lokalizace enzymů odhalila intenzívní genetickou a metabolickou mozaikovitost zahrnující geny a proteiny endosymbionta i exosymbionta. Zatímco se zdá, že endosymbiotický genový transfer z plastidu byl již zastaven, přenos z mitochondrie do jádra exosymbionta stále probíhá. Pozornost byla také věnována tzv. periplastidovému prostoru (PPC) – metabolicky stále aktivnímu pozůstatku cytoplasmy pohlcené endosymbiotické řasy. Řada metabolických procesů je lokalizována v tomto mini-cytosolu, který je umístěn mezi vnějšími dvěma a vnitřními dvěma membránami komplexního plastidu. Autoři článku také vyslovili hypotézu, že nukleomorf zůstal v těchto řasách zachován díky přítomnosti jediného plastidu na buňku. Předpokládá se totiž, že endosymbiotický genový transfer je obecně umožněn rozpadem některého z mnoha plastidů a uvolněním jeho RNA a DNA do buňky. Je-li ale přítomen pouze jeden plastid, lýze této organely by byla pro řasu fatální a další genový přenos tak již není možný.
V mezinárodním týmu pracovali i tři výzkumníci z České republiky: Marek Eliáš z Ostravské univerzity, a Miroslav Oborník a Luděk Kořený z Biologického centra AVČR, Parazitologického ústavu v Českých Budějovicích.
Curtis BA, Tanifuji G, Burki F, Gruber A, Irimia M, Maruyama S, Arias MC,Ball SG, Gile GH,Hirakawa Y,
Hopkins JF,Kuo A,Rensing SA, Schmutz J,Symeonidi A, Elias M, Eveleigh RJM, Herman EK, Klute MJ,
Nakayama T, Oborník M, Reyes-Prieto A, Armbrust EV, Aves SJ, Beiko RG, Coutinho P, Dacks JB,
Durnford DG, Fast NM, Green BR, Grisdale CJ, Hempel F, Henrissat B, Hoppner MP, Ishida KI, Kim E,
Kořený L, Kroth PG, Liu Y, Malik SB, Maier UG, McRose D, Mock T, Neilson JAD, Onodera NT,
Poole AM, Pritham EJ, Richards TA, Rocap G, Roy SW, Sarai C, Schaack S, Shirato S, Slamovits CH,
Spencer DF, Suzuki S, Worden AZ, Zauner S, Barry K, Bell C, Bharti AK, Crow JA, Grimwood J,
Kramer R, Lindquist E, Lucas S, Salamov A, McFadden GI, Lane CE, Keeling PJ, Gray MW, Grigoriev IV,
Archibald JM. (2012) Algal genomes reveal evolutionary mosaicism and the fate of nucleomorphs. Nature 492, 59-65
