Mosaic origin of the heme biosynthesis pathway in photosynthetic eukaryotes

0025524 - PAU-O 2006 RIV US eng J - Journal Article
Oborník, Miroslav - Green, B. R.
Mosaic origin of the heme biosynthesis pathway in photosynthetic eukaryotes.
[Mozaikový původ metabolické dráhy pro syntézu hemu u fotosyntetických eukaryot.]
Molecular Biology and Evolution. Roč. 22, č. 12 (2005), s. 2343-2353. ISSN 0737-4038. E-ISSN 1537-1719
R&D Projects: GA AV ČR IAA500220502
Institutional research plan: CEZ:AV0Z60220518
Keywords : heme biosynthetic pathway * algae * chloroplasts
Subject RIV: EB - Genetics ; Molecular Biology
Impact factor: 6.233, year: 2005

Heme biosynthesis is one of the most essential metabolic pathways. We have compared the heme pathway in diatoms and red algae to those of plants and heterotrophic eukaryotes. Phylogenetic analyses showed the mosaic character of this pathway in photosynthetic eukaryotes. Although most of the algal and plant enzymes showed the expected plastid origin, at least porphobilinogen deaminase appears to have a mitochondrial origin. Another enzyme, glutamyl-tRNA synthase, originated in eukaryotic nucleus. All the plastid-targeted sequences consistently form a common cluster, which suggests that genes were transferred from the primary endosymbiont to the primary host nucleus shortly after the primary endosymbiotic event, or were replaced with genes from other sources. The one striking exception to this pattern is ferrochelatase. In this case, two red algal sequences do not cluster either with the other plastid or cyanobacterial sequences, and appears to have a proteobacterial origin.

Syntéza hemu představuje jednu z esenciálních metabolických drah živých organismů. Porovnali jsme syntézu hemu u rozsivek, červených a zelených řas, rostlin a heterotrofních eukaryot. Fylogenetická analýza ukázala, že tato dráha je u všech fotosyntetických eukaryot mozaiková. Ačkoli většina enzymů z červených řas a rostlin ukázala původ plastidech, nejméně jeden enzym (porphobilinogen deamináza) je mitochondriálního původu. Další (glutamyl-tRNA syntáza) pak pochází z eukaryotického jádra. Protože sekvence cílené do plastidů vytvářejí jednotný klastr, byly tyto geny přeneseny z primárního endosymbionta do jádra primárního hostitele krátce po primární endosymbióze, nebo byly vyměněny za geny z jiných zdrojů. Jedinou výjimkou z tohoto schématu je ferochelatáza. V tomto případě totiž nejsou geny z červených řas příbuzné genům z ostatních plastidů, ale jsou pravděpodobně proteobakteriálního původu.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0115905