مقاله تکوین اولیه بیوسنتز پلی ایزو پرنول و منشا دیواره های سلولی (2016 Peerj)

مقدمه

مواد و روش‌ها

نتایج و بحث

نتیجه‌گیری‌

After being a matter of hot debate for years, the presence of lipid membranes in the last common ancestor of extant organisms (i.e., the cenancestor) now begins to be generally accepted. By contrast, cenancestral cell walls have attracted less attention, probably owing to the large diversity of cell walls that exist in the three domains of life. Many prokaryotic cell walls, however, are synthesized using glycosylation pathways with similar polyisoprenol lipid carriers and topology (i.e., orientation across the cell membranes). Here, we provide the first systematic phylogenomic report on the polyisoprenol biosynthesis pathways in the three domains of life. This study shows that, whereas the last steps of the polyisoprenol biosynthesis are unique to the respective domain of life of which they are characteristic, the enzymes required for basic unsaturated polyisoprenol synthesis can be traced back to the respective last common ancestor of each of the three domains of life. As a result, regardless of the topology of the tree of life that may be considered, the most parsimonious hypothesis is that these enzymes were inherited in modern lineages from the cenancestor. This observation supports the presence of an enzymatic mechanism to synthesize unsaturated polyisoprenols in the cenancestor and, since these molecules are notorious lipid carriers in glycosylation pathways involved in the synthesis of a wide diversity of prokaryotic cell walls, it provides the first indirect evidence of the existence of a hypothetical unknown cell wall synthesis mechanism in the cenancestor.

پس از بحث داغی که طی این سال‌ها بر روی این موضوع شده بود؛ وجود غشاهای لیپیدی در آخرین اجداد مشترک موجودات زنده (جد مشترک ) در حال حاضر به طور کلی پذیرفته شده است. در مقابل، دیواره‌های سلولی جد مشترک احتمالا به دلیل تنوع زیاد دیواره‌های سلولی که در سه فرم حیات وجود دارند؛ توجه کمتری را به خود جلب کرده‌اند. با این حال، دیواره‌های سلولی بسیاری از پروکاریوت‌ها، با استفاده از مسیرهای گلیکوزیلاسیون با حامل‌های لیپیدی پلی ایزوپرنول و توپولوژی (جهت‌یابی در سراسر غشاهای سلولی) سنتز می‌شوند. در این مقاله، ما برای اولین بار گزارش فیلوژنومیک سیستماتیک پیرامون مسیرهای بیوسنتز پلی ایزوپرنول در سه فرم از حیات را ارائه می‌دهیم. این مطالعه نشان می‌دهد که با وجود اینکه آخرین مراحل بیوسنتز پلی ایزوپرنول منحصر به فرمی از حیات می‌باشند که مشخصه آن فرم هستند؛ آنزیم‌های مورد نیاز برای سنتز پلی ایزوپرنول غیر اشباع را می‌توان در آخرین جد مشترک هر یک از سه فرم حیات ردیابی کرد. در نتیجه، صرف نظر از توپولوژی درخت زندگی که ممکن است در نظر گرفته شود؛ ساده‌ترین فرضیه این است که این آنزیم‌ها در دودمان‌های مدرن جد مشترک به ارث رسیده‌اند. این مشاهده از حضور یک مکانیسم آنزیمی برای سنتز پلی ایزوپرنول‌های غیراشباع در جد مشترک حمایت می‌کند و از آنجایی که این مولکول‌ها حامل‌های لیپیدی مهمی در مسیرهای گلیکوزیلاسیون درگیر در سنتز طیف وسیعی از دیواره‌های سلولی پروکاریوتی هستند؛ این مشاهده اولین شواهد غیرمستقیم از وجود مکانیسم ناشناخته سنتز دیواره سلولی در جد مشترک را ارائه می‌دهد.