Entdeckung primitiver mitochondrialer DNA-Replikationsenzyme

Forscher unter der Leitung der Universität Tsukuba haben rdxPolA entdeckt, eine mutmaßliche DNA-Polymerase, die an der Replikation angestammter mitochondrialer Genome in verschiedenen eukaryotischen Abstammungslinien beteiligt ist. Basierend auf der phylogenetischen Verteilung von rdxPolA unter Eukaryoten schlugen sie ein Evolutionsszenario von DNA-Polymerasen für die Aufrechterhaltung des mitochondrialen Genoms in der frühen Evolution von Eukaryoten vor.

Mitochondrien sind intrazelluläre Organellen, die sich aus einem zu den Alphaproteobakterien gehörenden Bakterium entwickelt haben, das als Endosymbiont vom gemeinsamen Vorfahren der Eukaryoten aufgenommen wurde. Mitochondrien besitzen ihre eigenen stark reduzierten Genome (sogenannte mitochondriale Genome), die im Wesentlichen die Nachkommen des Genoms des α-proteobakteriellen Symbionten sind. Phylogenetisch unterschiedliche Eukaryoten verwenden eine Art DNA-Polymerase namens „POP“, um ihre mitochondrialen Genome zu erhalten.

In dieser Studie, veröffentlicht In Molekularbiologie und Evolution, identifizierten die Forscher 10 neue Arten von DNA-Polymerasen, die sich von den bisher bekannten Typen, einschließlich POPs, in verschiedenen eukaryotischen Abstammungslinien unterscheiden. Der evolutionäre Ursprung und die subzelluläre Lokalisierung jeder neuen DNA-Polymerase wurden untersucht.

Interessanterweise wurde festgestellt, dass eine der in dieser Studie identifizierten DNA-Polymerasen, rdxPolA, an der Aufrechterhaltung der mitochondrialen DNA beteiligt ist und ein direkter Nachkomme der DNA-Polymerase im α-proteobakteriellen Symbionten ist, der das erste Mitochondrium hervorbrachte.

Die Forscher schlugen ein Szenario für die Entwicklung von DNA-Polymerasen vor, die an der Aufrechterhaltung der mitochondrialen DNA von primitiven zu vorhandenen Eukaryoten beteiligt sind.

Diese Ergebnisse liefern wichtige Einblicke in die frühe Entwicklung der Maschinerie für die Aufrechterhaltung der mitochondrialen DNA und die Etablierung von Mitochondrien in primitiven eukaryotischen Zellen.