traduccion

Download traduccion

Post on 08-Jul-2016

29 views

Category:

Documents

1 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

UNA EUCARIOTA SIN ORGANELA MITOCONDRIAL

En pocas palabrasKarnkowska et al. Revertir el paradigma que las eucariotas debe tener las mitocondrias. Su investigacin de la genmica microbiana anaerobica eucariota Monocercomonoides sp. revela una falta total de orgnela mitocondrial y funciones, incluyendo la sntesis de grupos Fe-S, que se lleva a cabo en el citosol por una va bacteriana adquirida lateralmente.

Destaca Monocercomonoides sp. es un microorganismo eucariotico sin mitocondria La ausencia completa de la mitocondria es una prdida secundaria, no una caracterstica ancestral El sendero ISC mitocondrial esencial fue sustituido por un sistema de SUF bacteriana.

Una eucariota sin una orgnela mitocondrialLa presencia de mitocondrias y orgnelas relacionados en cada estudi eucariota apoya la opinin de que las mitocondrias son componentes celulares esenciales. Aqu presentamos la secuencia del genoma de un eucariota microbiana, la oxymonada Monocercomonoides sp., que revel que este organismo carece de toda caracterstica protenas mitocondriales. Fundamentalmente, el hierro-azufre mitocondrial conjunto grupos externos, pensado para ser conservados en casi todas las clulas eucariticas, ha sido sustituido por un sistema de movilizacin de azufre citoslico (SUF) adquirido por la transferencia lateral de genes de bacterias. En el contexto de eucariotas Filogenia, nuestros datos sugieren que no es primitiva la Monocercomonoides amitocondrial pero ha perdido la mitocondria secundaria. Este es el primer ejemplo de un eucariota carente de cualquier forma de mitocondria, demostrando que este orgnela no es absolutamente indispensable para la viabilidad de una clula eucariota.INTRODUCCINLas mitocondrias son organelas que surgi a travs de la integracin endosimbiotica un proteobacterial proto-eucariota endosimbiontico en la clula husped. Durante el curso de la evolucin eucariota, el genoma y proteoma del compartimiento mitocondrial se ha modificado considerablemente, y se ha ganado muchas funciones, perdidas o reubicadas. En casos extremos, los derivados de las mitocondrias de protistas anaerobicas se han modificado que haban sido ignorados o no reconocidos como homlogas de la mitocondria. De hecho, en el decenio de 1980, la hiptesis Arquezoo propuso que algunos microbios eucariotas primitiva carecen de mitocondrias, peroxisomas apilados, aparato de Golgi, intrones spliceosomales, y reproduccin sexual. Sin embargo, a lo largo de la siguiente dcada, orgnelas con doble membrana fueron identificados en todos los investigaciones de Arquezoo putativa.El ltimo clavo en el atad de la hiptesis Arquezoo fue la demostracin de que estos orgnelas contienen algn marcador de protenas mitocondrial, tales como aquellos implicados en el grupo de hierro-azufre (ISC) grupos Fe-S Sistema de Biognesis, translocasas, maturasas y/o chaperonas moleculares conocidas para facilitar la importacin de protenas en la mitocondria. En la actualidad est ampliamente aceptados que las mitocondrias o organelas mitocondriales relacionados (OPF) compartimentos son esenciales en todas las clulas eucariotas y que la endosimbiosis mitocondrial tuvo lugar antes de que la radiacin de todos las eucariotas existentes.Metamonada, originalmente parte de la Arquezoo, ahora se clasifican como uno de los principales clados de las clulas eucariotas ''super-grupo'' Excavado y estn compuestos de eucariotas microaerofilias unicelulares o anaerbicas que son a menudo parsitos o simbiontes especializados. Detallados estudios de biologa molecular y celular, incluida la secuenciacin del genoma, han sido realizados nicamente por tres especies parasitarias de dos linajes metamonad - Giardia intestinalis y Spiro nucleussalmonicida (Fornicata) y Trichomonas vaginalis (Parabasalia), que han proporcionado informacin importante acerca de las funciones de sus OPF. El tercer linaje de metamonadas, Preaxostyla, contiene el parafiletico basal de vida libre y los derivados endobioticos trimastigidas oxymonadas. La presencia de homlogos mitocondrial ha sido demostrado convincentemente en Paratrimastix (anteriormente Trimastix) piriformes, aunque las funciones bioqumicas de estos orgnelas son en gran parte desconocidos. Endobioticos oxymonadas pertenecen al menos estudiadas de la ex Arquezoo. Aqu presentamos el primer anlisis de la secuencia completa del genoma de un Monocercomonoides oxymonadas, sp. PA203. Encontramos que, a pesar de que este organismo es una clula eucariota estndar en otros aspectos, carece por completo de cualquier rastro de una mitocondria.RESULTADOS Y DISCUSINCaractersticas del genomaUsando el 454 todo la secuencia metodolgica del genoma rifle, hemos generado un proyecto de la secuencia del genoma de la oxymonada Monocercomonoides sp. PA203, reunidos en 2.095 matrices a ~353 Cobertura (vanse los procedimientos experimentales). El tamao estimado del genoma (~75 Mb) y el nmero de genes codificadores de protenas que predijo (16,629) es intermedio entre lo que se encuentra en diplomonads y T. vaginalis (Tabla 1). Casi el 67% de los genes codificantes de protenas predicho contienen intrones (~1.9 intronspergenes en promedio; Tabla 1).El conjunto contiene genes que codifican tRNAs para todos los 20 aminocidos, ADN ribosomal y ~50 unidades fueron identificadas en la pequea contigs fuera de la parte principal de la Asamblea (Ver procedimientos experimentales complementarios). Para estimar la exhaustividad de la secuencia del genoma del transcriptoma, realizamos el mapeo, en el cual 96,9% de transcripciones correlacionado con el genoma (Ver procedimientos experimentales complementarios), y comprobar la representacin del ncleo de los genes eucariticas. Utilizando el enfoque de mapeo de genes eucariticas Bsico (CEGMA), hemos recuperado el 63,3% del ncleo de los genes eucariticas, una mayor fraccin que en el genoma de G. intestinalis (46,6%). Sin embargo, cuando se excluyeron los genes que codifican protenas mitocondriales de la CEGMA conjunto de datos y utilizar manualmente Monocercomonoides sp modelos gen curada, el porcentaje de genes recuperados aument al 90% (Tabla S1). Por otro conjunto de 163 conservan los genes eucariticas filogenomico utilizado para analizar el porcentaje de genes recuperadas super el 95% (Tabla S2). Como la ltima medida exhaustiva, hemos identificado 77 de 78 familias conservados del citosol protenas ribosomal eucariotas (Tabla S3), con la nica excepcin de L41e, que es muy corto, difcil de detectar, y no se ha identificado en otros genomas Metamonada. Anlisis filogenomico (Figura 1) confirm la relacin de Monocercomonoides sp. P. piriformes y otros Metamonadas y demostr que el linaje Monocercomonoides se forma mucho ms cortos en relacin con la rama y parabasalidos diplomonados. Todas estas acciones sugieren que los Monocercomonoides sp. reunidos es casi completa de la secuencia del genoma y sus protenas son codificadas, en promedio, menos que los divergentes de G. intestinalis y T. vaginalis.Con la primera secuencia en mano de genoma oxymonadas, hemos centrado nuestra atencin en uno de los aspectos ms desconcertantes de su biologa de la naturaleza esquiva de su mitocondria.Ausencia de protenas mitocondrialesSin genes que normalmente estn codificados en el genoma mitocondrial (mtDNA) de otros eucariotas fueron encontrados entre las matrices montados, sugiriendo que, como otros, Monocercomonoides metamonadas sp. carece de mtDNA. A continuacin, hemos buscado homlogos de protenas codificadas por el genoma nuclear habitualmente asociadas con la mitocondria o MROs en otros eucariotas. El ncleo de la protena homloga de la maquinaria de importacin est considerada como fuerte evidencia para el origen comn de todas las mitocondrias. Como tal, la presencia de componentes de la translocasas de la membrana externa (TOM) y la membrana interna (TIM), la clasificacin y la maquinaria de montaje (SAM) y complejos moleculares mitocondriales (chaperonas Hsp70 y CPN60) en hidrogenosomas, mitosomas y otros MROs demuestra que estos orgnelas estn relacionadas con las mitocondrias. Si bien pudimos identificar homologos del citosol en el Monocercomonoides chaperonas sp. secuencia genmica, no pudimos identificar homologos de cualquier componente de la maquinaria de importacin mitocondrial (Figura 2A; los procedimientos experimentales; tablas de S3 y S4).Todas las OPF, con la excepcin de G. intestinalis mitosome, son conocidos para la exportacin o importacin de ATP y otros metabolitos normalmente mediante transportadores de la familia portador mitocondrial (MCF) o, en mitosomas del microsporidium Encephalitozoon cuniculi, por el de tipo bacteriano (NTT) transportadores de nucletidos. No hemos identificado en el genoma Monocercomonoides sp. cualquier homologo conocido de genes que codifica protenas de transporte metabolito mitocondrial (Figura 2A; el Cuadro S4).Grupos Fe-S son cofactores biolgicos esenciales asociados con muchas protenas diferentes y, por lo tanto, son sintetizados de novo en cada organismo a travs del rbol de la vida. En Eucariotas, esto se realiza principalmente por el sistema de ensamblaje de ISC mitocondrial y el conjunto de hierro-azufre citoslico (CIA) Sistema. Anlisis del genoma Monocercomonoides sp. revel la presencia de un sistema de la CIA pero una falta completa de los componentes del sistema de ISC (Figura 2A; la tabla S3; los procedimientos experimentales).No hemos podido identificar cualquiera de las dos enzimas involucradas en la sntesis de un fosfolpido cardiolipina, especficos para la transduccin de energa de las membranas. La mayora de las eucariotas sintetizan cardiolipinas, y el proceso se localiza en las mitocondrias, pero una falta completa de cardiolipina ha sido demostrado experimentalmentepara G. intestinalis, T. vaginalis y E. cuniculi. Adems, no pudimos identificar cualquier componente del retculo endoplsmico (RE) Encuentro de estructuras de la mitocondrias (ERMES; en la Figura2A)Slo se identificaron dos ortlogos del conj