The complicated evolution of methionine adenosyltransferase in euglenids and eukaryotes in general

• Thesis title in Czech: Komplikovaná evoluce methionin adenosyltransferázy u eukaryot se zvláštním zaměřením na euglenidy
• Thesis title in English: The complicated evolution of methionine adenosyltransferase in euglenids and eukaryotes in general
• Academic year of topic announcement: 2008/2009
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: angličtina
• Department: Department of Parasitology (31-161)
• Supervisor: doc. Mgr. Vladimír Hampl, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 27.11.2008
• Date of assignment: 04.03.2010
• Date and time of defence: 21.01.2015 11:00
• Date of electronic submission: 12.11.2014
• Date of proceeded defence: 21.01.2015
• Opponents: prof. Juraj Krajčovič

Preliminary scope of work

LATERÁLNÍ GENOVÝ TRANFER U EUKARYOT

Témou mojej dizertačnej práce je laterálny (horizontální) genový transfér přenos (LGT) u eukaryot, t.j. přenos genů mezi nepříbuznými jedinci vyskyujícími se v daném čase na jednom místě. Opakem je vertikální přenos genů z rodičů na potomky. LGT mezi prokaryoty a mezi prokaryoty a eukaryoty je věnována značná pozornost a jeho dopad na bakteriální a eukaryotickou evoluci je nezpochybnitelný. O LGT v rámci eukaryoty toho víme zatím velmi málo a jisté je pouze to, že jde o jev mnohem méně častý.

Během svého PhD studia se budu věnovat konkrétnímu případu mezieukaryotického LGT Ako konkrétny prípad sa bližšie budem zaujímať ogenu pro methionin adenosyltransferázu (MAT), enzým produkujúci S-adenosylmethionin, ktorý je jeden z najdôležitejších bunečných metabolitov potrebných pre methylačné reakcie. MAT je sekvenčne aj štruktúrne vysoko konzervovaný enzým a jeho eukaryotické a bakteriálne homológie sa dajú jednoducho rozoznať. Okrem klasickej formy MAT sa u eukaryot nachádza aj druhá forma tzv. MATX. Vo svojej sekvencii sa výrazne líšia. MATX se vyskytuje u čtyř nepříbuzných skupin (fotosyntetické eugleny, haptofyta, obrněnky a rozsivka Thalassiosira). Až na jednu výnimku (rozsivka Thalassiosira pseudonana) sa MAT a MATX nevyskytujú u jedného organizmu súčasne a i u thalassiosiry jsou zřejmě lokalizované v různých kompartmentech. Je velmi pravděpodobné, že forma MATX se po svém vzniku rozšířila mezi eukaryoty právě díky LGT, po kterém následovalo relativně rychlé vytěsnění původní formy genu. Spekulujeme, že šíření formy MATX mohlo souviset se sekundární endosymbiózou plastidu.
Během svého PhD se budu snažit nalézt odpovědi na dvě otázky:

1) Kdy se MATX objevil v evoluční linii euglenidů a zda jeho ?příchod? časově koreluje s objevením plastidu. Budu zjišťovat přítomnost MAT a MATX formy u co možná nejširšího spektra euglenidů metodami PCR a Southern blot. Se znalostí fylogeneze této skupiny se pak pokusím stanovit, ve kterém ?okamžiku? se forma MATX objevila a jestli se tak stalo zároveň s plastidem.

2) Jak dochází k LGT u tohto genu. Na modelovém systému Euglena gracilis (obsahující MATX) a Trypanosoma brucei (obsahující MAT) se pokusím napodobit LGT tak, že připravím transformanta trypanosomy obsahujícího MATX z eugleny. Na tomto transformatu budu sledovat, zda MAT a MATX mohou funkčně koexistovat a zda MATX je schopen funkčně zastoupit MAT u trypanosomy.

Projekt bude probíhat ve spolupráci s laboratoří J. Lukeše na JČU v Českých Budějovicích a A. Rogera v kanadském Halifaxu. Chcem prísť na to odkiaľ sa MATX vzal, akú má evolučnú minulosť a či súvisela so vznikom sekundárneho plastidu. Vo svojej práci chcem tiež osvetliť jak prenos tohto génu prebieha pomocou pokusu v laboratóriu.