Evolutionary origins and functions of the carotenoid biosynthetic pathway in marine diatoms

0318025 - BC 2009 RIV US eng J - Journal Article
Coesel, S. - Oborník, Miroslav - Varela, J. - Falciatore, A. - Bowler, C.
Evolutionary origins and functions of the carotenoid biosynthetic pathway in marine diatoms.
[Evoluční původ a funkce dráhy pro syntézu karotenoidů u mořských rozsivek.]
PLoS ONE. Roč. 3, č. 8 (2008), s. 1-16. ISSN 1932-6203. E-ISSN 1932-6203
R&D Projects: GA AV ČR IAA500220502
Institutional research plan: CEZ:AV0Z60220518
Keywords : marine diatoms * carotenoid pathway * evolution
Subject RIV: EB - Genetics ; Molecular Biology

Carotenoids are produced by photosynthetic organisms, where they play essential roles in light harvesting and photoprotection. The carotenoid biosynthetic pathway of diatoms is largely unstudied, but is of particular interest because these organisms have a different evolutionary history with respect to the Plantae and are thought to be derived from an ancient secondary endosymbiosis between heterotrophic and autotrophic eukaryotes. Furthermore, diatoms have an additional xanthophyll-based cycle for dissipating excess light energy with respect to green algae and higher plants. To explore the origins and functions of the carotenoid pathway in diatoms we searched for genes encoding pathway components in the recently completed genome sequences of two marine diatoms. Consistent with the supplemental xanthophyll cycle in diatoms, we found more copies of the genes encoding violaxanthin de-epoxidase (VDE) and zeaxanthin epoxidase (ZEP) enzymes compared with other photosynthetic eukaryotes.

Karotenoidy jsou produkovány všemi fotosyntetickými organismy. Hraji zde zásadní roli při fotosyntéze a ochraně proti nežádoucím účinkům světla. Metabolická dráha pro syntézu karotenoidů je potenciálně velmi zajímavá, protože rozsivky mají jinou evoluční historii, než rostliny. Jejich plastid totiž pochází ze sekundární endosymbiózy a nikoliv z primární, jako rostlinné plastidy. Rozsivky používají, vzhledem k rostlinám, další tzv. xantofylový cyklus. Abychom mohli prozkoumat syntézu karotenoidů u rozsivek, vyhledali jsme příslušné geny v genomech rozsivek Thalassiosira pseudonana a Phaeodactylum tricornutum a podrobili je fylogenetické analýze. Našli jsme více genů kódujících violaxantin de-epoxidase (VDE) a zeaxantin epoxidase (ZEP), než u rostlin.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0167516