Evoluce a metabolický význam močovinového cyklu u fotosyntetických rozsivek / Další článek vědců z PřF JU a BC AV ČR, v.v.i., v časopisu Nature

V prestižním časopisu Nature vyšel dnes, 12. května 2011, článek "Evoluce a metabolický význam močovinového cyklu u fotosyntetických rozsivek", na jehož vzniku se podíleli vědečtí pracovníci Jihočeské univerzity a Biologického centra AV ČR, v.v.i., doc. Ing. Miroslav Oborník, Ph.D., z katedry molekulární biologie PřF JU a Parazitologického ústavu BC AV ČR, v.v.i., a Mgr. Aleš Horák, Ph.D., z PaÚ BC AV ČR. v. v. i.

Rozsivky jsou mikroskopické řasy se sekundárním červeným plastidem, které jsou zodpovědné za 25% fotosyntézy na Zemi; mají tedy primární produkci srovnatelnou se všemi tropickými pralesy dohromady. Rozsivky tvoří velmi pevnou křemíkovou schránku, která je chrání proti predátorům. V průběhu sekvenace genomu rozsivky Thalassiosira pseudonana byla odhalena přítomnost močovino-ornitinového cyklu v těchto eukaryotických fototrofech. Tato metabolická dráha byla dosud známá jen ze živočichů, kteří ji používají k vyloučení přebytečného dusíku z těla. Rozsivky obsahují zjevně starší verzi této dráhy, používají ji ovšem k jinému účelu, než my, živočichové. Rozsivková dráha výrazně ovlivňuje rychlost metabolismu dusíku a tím i schopnost těchto řas rychle reagovat na zdroje dusíku. Navíc se ukázalo, že močovino-ornitinový cyklus je překvapivě úzce propojen s celkovým metabolismem buňky a jeho vyřazení vede k zastavení syntézy některých aminokyselin a částečně i Krebsova cyklu. Naše práce spočívala v analýze klíčového genu pro enzym karbamoylfosfát syntázu, který, mimo jiné, dodává vstupní substrát do močovinového cyklu. V rozsivkách jsou stejně jako v živočiších dvě verze tohoto genu. Zjistili jsme, že se objevily díky dvěma po sobě jdoucím genovým duplikacím a že jejich evoluční historie je velmi složitá. Naše výsledky naznačují, že dnes obecně přijímaná koncepce původu chromalveolát v organismech příbuzných rostlinám, je pravděpodobně chybná. Přítomnost typicky živočišné metabolické dráhy v těchto sekundárních řasách naznačuje jejich možnou příbuznost s jednobuněčnými předchůdci živočichů.

Allen AE, Dupont CL, Oborník M, Horák A, Nunes-Nesi A, McCrow JP, Zheng H, Johnson DA, Hu H, Fernie AR, Bowler C (2011) Evolution and metabolic significance of the urea cycle in photosynthetic diatoms. Nature 473, 203-207.

Nature: