U organizmów eukariotyczych (posiadających uformowane jądro komórkowe) mogą zachodzić procesy biochemiczne charakterystyczne dla mitochondriów również wtedy, gdy te ostatnie organella w ogóle nie występują w komórkach, lecz w toku ewolucji przybrały formę znacznie prostszych struktur. Zagadkę funkcjonowania mitosomów, bo o nich mowa, wyjaśnili właśnie naukowcy z Uniwersytetu Phillipsa w Marburgu (Niemcy).

Komórki ludzi, zwierząt, roślin i innych organizmów euroariotycznych, a więc zawierających jądra komórkowe, posiadają z reguły mitochondria. Są to centra energetyczne komórek, w których produkowana jest energia niezbędna do przemian biochemicznych. Wyjątkiem są mikrosporydia - organizmy jednokomórkowe, jądrowe, należące do Królestwa grzybów. Żyją one jako pasożyty we wnętrzu innych komórek eukariotycznych i z tego względu posiadają mocno uproszczoną budowę oraz przemianę materii.

Mikrosporydia nie posiadają mitochondriów, lecz mitosomy, które odkryte zostały zaledwie kilka lat temu (1999) u innego prostisty zwierzęcego - ameby Entamoeba histolytica. Mitosomy prawie w całości są pochodnymi mitochondriów, z których zachowały jednak tylko podwójną błonę białkowo-lipidową. Szereg białek związanych z mitosomami jest blisko spokrewnionych z mitochondriami i hydrogenosomami. Jednak mitosomy utraciły zdolność do syntezy hemu i ATP. Poza tym mitosomy, w przeciwieństwie do mitochondriów, nie posiadają w swoim wnętrzu DNA. Zatem geny białek tych prostych organelli leżą w genomie jądrowym.

Mikrosporydia posiadają szereg genów kodujących białka enzymatyczne, które są niezbędne do biosyntezy klastrów żelazowo-siarkowych (Fe/S) - biosyntezy, która normalnie odbywa się w mitochondriach. Na łamach “Nature” niemieccy naukowcy opisują badania na dwóch przedstawicielach mikrosporydiów - Encephalitozoon cuniculi i Trachipleistophora hominis. W ramach kontroli przeprowadzono również eksperymenty z udziałem drożdży, w których geny białek biosyntezy Fe/S zostały wyłączone. Następnie do tak przygotowanych komórek drożdży badacze wprowadzili odpowiednie białka mikrosporydiów, które funkcją odpowiadały białkom mitochondriów drożdży. Okazało się, że niektóre z nich przejęły funkcję wyłączonych białek u tych ostatnich mikroorganizmów.

Dzięki technikom mikroskopii immunofluorescencyjnej uczeni sprawdzili, czy rzeczywiście białka, które przywróciły funkcje biochemiczne w drożdżach, znajdują się w mitosomach mikrosporydiów. Badacze konkludują, że białka mitosomów pełnią taką samą funkcję jak odpowiednie białka mitochondriów u drożdży czy innych wyższych organizmów eukariotycznych.

W pracy niemieckich naukowców pojawiają się jednak kolejne pytania dotyczące mechanizmów działania mitosomów. Okazuje się, że u jednego z gatunków mikrosporydiów niektóre białka syntezy klastrów Fe/S są od siebie przestrzennie rozdzielone. Część leży wewnątrz mitosomów, część natomiast w cytoplaźmie. Na razie badacze nie wiedzą jednak, jak te odległe od siebie części współpracują przy biosyntezie klastrów Fe/S.

hlbiotech

źródło: Uni-marburg.de

———————————
Oryginalna publikacja: Alina V. Goldberg et al., “Localization and functionality of microsporidian iron–sulphur cluster assembly proteins”, Nature advance online publication 2 March 2008, Published online 2 March 2008, http://dx.doi.org/10.1038/nature06606

Przeczytaj również:
- Jorge Tovar, Anke Fischer & C. Graham Clark, “The mitosome, a novel organelle related to mitochondria in the amitochondrial parasite Entamoeba histolytica“, Molecular Microbiology 32 (5) , 1013–1021 doi:10.1046/j.1365-2958.1999.01414.x
- Leon-Avila, G. & Tovar, J. “Mitosomes of Entamoeba histolytica are abundant mitochondrion-related remnant organelles that lack a detectable organellar genome“, Microbiology 150, 1245–1250, doi:10.1099/mic.0.26923-0