stringtranslate.com

Митосома

Митосома (также называемая криптоном в ранней литературе) [1] — это митохондриальная органелла (MRO) [2], обнаруженная у различных паразитических одноклеточных эукариот , таких как члены супергруппы Excavata . Митосома была впервые обнаружена в 1999 году у Entamoeba histolytica , кишечного паразита человека , [3] [4] и митосомы также были обнаружены у нескольких видов Microsporidia [5] [6] и у Giardia intestinalis . [7]

Митосома была обнаружена только у анаэробных или микроаэрофильных эукариот, у которых не полностью развиты митохондрии , и, следовательно, у них нет возможности получать энергию от окислительного фосфорилирования митохондрий . [2] Функции митосом, хотя и разнообразны, еще не были хорошо охарактеризованы, [2] но они могут быть связаны с метаболизмом сульфата и биосинтезом фосфолипидов и кластеров Fe–S. [2] [6] [8] [9] Митосомы, как и другие МРО, вероятно, произошли от митохондрий, [3] [ 10 ] основываясь на сходстве в структуре, функции и биохимических сигнальных путях, [3] [4] [5] [6] [10] и, возможно, конвергентно эволюционировали через линии эукариот. [2] [9]

Структура и функции

Митосомы — это связанные с мембраной органеллы, тесно связанные с митохондриями по структуре, хотя функциональное перекрытие ограничено. [2] [3] В отличие от митохондрий, митосомы не имеют внутри себя генов — вместо этого гены митосомальных компонентов содержатся в ядерном геноме. [3] Ранний отчет предполагал наличие ДНК в этой органелле, [11] но последующие исследования показали, что это не так. [12] Многие белки в митосомах (например, в Giardia intestinalis ) имеют плохо решенные или неизученные функции, которые, вероятно, связаны с метаболизмом и транспортом белков. [13] В отличие от митохондрий, митосомы, по-видимому, не имеют цепей переноса электронов , N-концевых целевых последовательностей и способности сливаться друг с другом. [9]

Современные знания указывают на то, что митосомы, вероятно, играют роль в сборке кластеров Fe–S , поскольку они не демонстрируют никаких белков, участвующих в других основных функциях митохондрий ( аэробное дыхание через окислительное фосфорилирование , биосинтез гема ), в то время как они демонстрируют белки, необходимые для биосинтеза кластеров Fe–S (например , фратаксин , цистеиндесульфураза , Isu1 и митохондриальный Hsp70 ). [2] [6] [9] Кроме того, модифицированные митосомы во внутриклеточном паразитическом протисте Paramikrocytos canceri могут биосинтезировать фосфолипиды и поддерживать гликолитическую продукцию АТФ , на основе геномного и транскриптомного анализа. [2] Митосомы также могут способствовать метаболической активации сульфатов у некоторых эукариот, на основе анализа ферментов из митосом в Entamoeba histolytica и Mastigamoeba balamuthi . [8] [14] Недавние исследования показывают, что митосомы участвуют в трансформации трофозоитов Entamoeba histolytica в цисты, тем самым играя ключевую роль в патогенном жизненном цикле этого организма, [14] хотя роль митосом в патогенности менее ясна для многих других паразитических эукариот. [9]

Происхождение и эволюция

Согласно наиболее широко распространенному мнению, митосомы в конечном итоге произошли от митохондрий , а общие черты между транспортом белков и сигнальными сетями митохондрий, гидрогеносом (родственный класс МРО) и митосом интерпретируются как реликты их общего эндосимбиотического происхождения. [9] [10] Как и митохондрии, они имеют двойную мембрану, и большинство белков доставляются к ним с помощью целевой последовательности аминокислот. [3] [5] [6] Целевая последовательность похожа на ту, что используется для митохондрий, и истинные митохондриальные препоследовательности будут доставлять белки к митосомам. [3] Было показано, что ряд белков, связанных с митосомами, тесно связаны с белками митохондрий [4] и гидрогеносом . [15]

Митосомы, по-видимому, дегенеративно эволюционировали из митохондрий несколько раз в линиях эукариот, [2] и их «мозаичная» биохимия у Entamoeba histolytica может отражать сложное происхождение, включающее как эукариот, так и протеобактерий . [8] Было высказано предположение, что MRO, такие как митосомы, эволюционировали в бескислородной морской среде, которая преобладала в протерозое , что объясняет их анаэробную метаболическую функциональность. [16]

Ссылки

  1. ^ Mai Z, Ghosh S, Frisardi M, Rosenthal B, Rogers R, Samuelson J (март 1999 г.). «Hsp60 нацелен на криптическую митохондриальную органеллу («криптон») у микроаэрофильного простейшего паразита Entamoeba histolytica». Молекулярная и клеточная биология . 19 (3): 2198–2205. doi : 10.1128 /MCB.19.3.2198. PMC  84012. PMID  10022906.
  2. ^ abcdefghi Онуц-Брэннстрём I, Стэрс CW, Кампос KI, Торен MH, Эттема TJ, Килинг PJ и др. (март 2023 г.). Эме Л. (ред.). «Митосома с отчетливым метаболизмом у некультивируемого простейшего паразита Paramikrocytos canceri (Rhizaria, Ascetosporea)». Геномная биология и эволюция . 15 (3). doi :10.1093/gbe/evad022. PMC 9998036. PMID 36790104  . 
  3. ^ abcdefg Tovar J, Fischer A, Clark CG (июнь 1999). «Митосома, новая органелла, связанная с митохондриями у амитохондриального паразита Entamoeba histolytica». Молекулярная микробиология . 32 (5): 1013–1021. doi : 10.1046/j.1365-2958.1999.01414.x . PMID  10361303.
  4. ^ abc Bakatselou C, Beste D, Kadri AO, Somanath S, Clark CG (2003). «Анализ генов митохондриального происхождения в роде Entamoeba». Журнал эукариотической микробиологии . 50 (3): 210–214. doi :10.1111/j.1550-7408.2003.tb00119.x. PMID  12836878. S2CID  85169619.
  5. ^ abc Williams BA, Hirt RP, Lucocq JM, Embley TM (август 2002 г.). «Остаток митохондрий в микроспоридиях Trachipleistophora hominis». Nature . 418 (6900): 865–869. Bibcode :2002Natur.418..865W. doi :10.1038/nature00949. PMID  12192407. S2CID  4358253.
  6. ^ abcde Goldberg AV, Molik S, Tsaousis AD, Neumann K, Kuhnke G, Delbac F, et al. (апрель 2008 г.). «Локализация и функциональность белков сборки кластеров железа и серы у микроспоридий». Nature . 452 (7187): 624–628. Bibcode :2008Natur.452..624G. doi :10.1038/nature06606. PMID  18311129. S2CID  4431368.
  7. ^ Tovar J, León-Avila G, Sánchez LB, Sutak R, Tachezy J, van der Giezen M и др. (ноябрь 2003 г.). «Остаточные митохондриальные органеллы лямблий функционируют в созревании железо-серного белка». Nature . 426 (6963): 172–176. Bibcode :2003Natur.426..172T. doi :10.1038/nature01945. PMID  14614504. S2CID  4402808.
  8. ^ abc Mi-ichi F, Abu Yousuf M, Nakada-Tsukui K, Nozaki T (декабрь 2009 г.). «Митосомы в Entamoeba histolytica содержат путь активации сульфата». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 106 (51): 21731–21736. Bibcode : 2009PNAS..10621731M. doi : 10.1073/pnas.0907106106 . PMC 2799805. PMID  19995967 . 
  9. ^ abcdef Santos HJ, Makiuchi T, Nozaki T (декабрь 2018 г.). «Повторное изобретение органеллы: редуцированная митохондрия у паразитических простейших». Тенденции в паразитологии . 34 (12): 1038–1055. doi : 10.1016/j.pt.2018.08.008 . PMID  30201278. S2CID  52183593.
  10. ^ abc Dolezal P, Makki A, Dyall SD (2019). «Импорт белков в гидрогеносомы и митосомы». В Tachezy J (ред.). Гидрогеносомы и митосомы: митохондрии анаэробных эукариот . Монографии по микробиологии. Том 9. Cham: Springer International Publishing. стр. 31–84. doi :10.1007/978-3-030-17941-0_3. ISBN 978-3-030-17941-0.
  11. ^ Ghosh S, Field J, Rogers R, Hickman M, Samuelson J (июль 2000 г.). «Органелла, полученная из митохондрий Entamoeba histolytica (криптон), содержит двухцепочечную ДНК и, по-видимому, связана двойной мембраной». Инфекция и иммунитет . 68 (7): 4319–4322. doi :10.1128/IAI.68.7.4319-4322.2000. PMC 101756. PMID  10858251 . 
  12. ^ León-Avila G, Tovar J (май 2004 г.). «Митосомы Entamoeba histolytica — это многочисленные остаточные органеллы, связанные с митохондриями, у которых отсутствует обнаруживаемый органеллярный геном». Microbiology . 150 (Pt 5): 1245–1250. doi : 10.1099/mic.0.26923-0 . PMID  15133087.
  13. ^ Мартинцова Е, Волеман Л, Пирих Дж, Жарский В, Вондрачкова П, Колиско М и др. (август 2015 г.). «Изучение биологии митосом лямблий кишечной с использованием ферментативного мечения in vivo». Молекулярная и клеточная биология . 35 (16): 2864–2874. дои : 10.1128/MCB.00448-15. ПМЦ 4508323 . ПМИД  26055323. 
  14. ^ ab Mi-ichi F, Miyamoto T, Takao S, Jeelani G, Hashimoto T, Hara H, et al. (июнь 2015 г.). «Митосомы амебы играют важную роль в инцистировании, ассоциируясь с синтезом холестерилсульфата». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 112 (22): E2884–E2890. Bibcode : 2015PNAS..112E2884M. doi : 10.1073/pnas.1423718112 . PMC 4460517. PMID  25986376 . 
  15. ^ Dolezal P, Smíd O, Rada P, Zubácová Z, Bursać D, Suták R, et al. (август 2005 г.). «Митосомы лямблий и гидрогеносомы трихомонад имеют общий способ нацеливания белков». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 102 (31): 10924–10929. Bibcode : 2005PNAS..10210924D. doi : 10.1073 /pnas.0500349102 . PMC 1182405. PMID  16040811. 
  16. ^ Zimorski V, Martin WF (2019). «Эволюция кислородно-независимого энергетического метаболизма у эукариот с гидрогеносомами и митосомами». В Tachezy J (ред.). Гидрогеносомы и митосомы: митохондрии анаэробных эукариот . Монографии по микробиологии. Том 9. Cham: Springer International Publishing. стр. 7–29. doi :10.1007/978-3-030-17941-0_2. ISBN 978-3-030-17940-3. S2CID  202026532.