LAB_IN_BASEMENT

“...tajemství se skrývá ve sklepě...”

EVOLUCE MItOCHONDRIE

BIOGENEzE & Dynamika Mitosomů

TRANSPORT Proteinů Přes membrány

Naše laboratoř se zabývá studiem biogeneze mitochondrií a transportu proteinů přes biologické membrány. Zajímáme se zejména o (i) extrémě redukované formy mitochondrií, tzv. mitosomy a hydrogenosomy, (ii) transport proteinů přes mitochondriální a bakteriální membrány. Naším obecnějším cílem je (iii) porozumět událostem, které umožnily vznik mitochondrie z bakteriálního předka.

Všechny eukaryotické organismy mají mtochondrie. Nejjednodušší formou mitochondrií jsou tzv. mitosomy, tedy miniaturní organely obsahující okolo dvaceti různých proteinů, které jen vzdáleně připomínají obrovské vlaknité mitochondrie živočichů a hub (viz obrázek).

Zabýváme se studiem biogeneze, dědičnosti a funkce mitosomů u lidského patogena Giardia intestinalis. 

Proteiny prochází přes membrány pomocí specifických proteinových translokáz nebo díky membránové fúzi.  V jednotlivých membránách buněčných organel se nacházejí odlišné molekulární mašinérie, které musí rozeznat správné proteiny a zajistit jejich transport. Zajímáme se o transport proteinů do mitochondrií a také o manipulaci transportu proteinů patogenními organismy.

mitochondrie HeLa buněk barvené pomocí Mitotracker Red

mitosomy Giardia intestinalis značené protilátkou proti IscU, jádra obarvená pomocí DAPI

Intracelulární patogenní bakterie Legionella pneumophila uvolňuje během infekce do hostitelské buňky bakteriální SNARE, který se zřejmě váže na hostitelské endoplasmatické retikulum a ovlivňuje tak jeho funkci.

 

Mitochondrie vznikla postupnou transformací endosymbiotické bakterie na buněčnou organelu. Během těchto změn došlo k přesunu mitochondriálních genů do jádra hostitelské buňky. Mitochondriální proteiny se začaly vytvářet v cytoplasmě a obě mitochondriální membrány se proto musely adaptovat pro transport proteinů dovnitř organely. Srovnávací bioinformatickou i  funkční analýzou mitochondriálních translokáz u různých skupin eukaryot se snažíme popsat události, které vedly ke vzniku a evoluci mitochondrie. 

Molekulární aparát pro import proteinů do mitochondrií různých eukaryot se může dramaticky lišit. Zatímco u živočichů a hub (Saccharomyces) jsou TOM, SAM a TIM translokázy složené z mnoha podjednotek u některých jednobuněčných eukaryot se vyskytují jejich velmi zjednodušené verze. Pro řadu eukaryot zůstává charakter mitochondriálních translokáz neznámý (Giardia). Zatímco některé ze zúčastněných proteinů mají původ v bakteriálních membránách, většina složek mitochondriálních translokáz představuje “eukaryotické evoluční novinky”. Šipky znázorňují směr transportu proteinů z cytoplasmy do jednotlivých sub-kompartmentů mitochondrie.