Je leest:

Hydrogenosoom stamt af van mitochondriën

Hydrogenosoom stamt af van mitochondriën

Auteur: | 11 maart 2005

Mitochondriën zijn ooit ingekapselde aërobe bacteriën. De zuurstofloze variant, het hydrogenosoom, is echter niet door endosymbiose ontstaan.

In de Amsterdamse dierentuin Artis leven reuzenkakkerlakken. In de darm van die kakkerlakken leven eencellige pantoffeldiertjes. In die eencelligen zitten weer hydrogenosomen. Dat zijn organellen die net als mitochondriën ATP produceren maar dan onder zuurstofloze omstandigheden. Nijmeegse onderzoek laat nu zien dat hydrogenosomen afstammen van ‘echte’ mitochondriën. Dat stelt onderzoeksleider Johannes Hackstein in Nature van 3 maart.

Hydrogenosomen zijn in 1973 ontdekt door Miklós Müller. Hij baseerde de naam op het feit dat ze waterstof produceerden. Hydrogenosomen beschikken over een dubbele membraan, wat doet vermoeden dat ze net als mitochondriën door endosymbiose in eukaryote cellen (met kern) terechtgekomen zijn. Mitochondriën stammen af van aërobe prokaryoten die vroeg in de evolutie door een eukaryote cel zijn opgenomen – vandaar die dubbele membraan. Mitochondriën beschikken dan ook over genen.

In 1998 toonde Hackstein al aan dat sommige hydrogenosomen eveneens DNA bezitten. Dat deed hij met antilichamen tegen DNA. Nu toont hij aan dat het niet alleen een genoom heeft van ongeveer 60.000 baseparen, maar ook dat hydrogenosoomgenen verwant zijn met een van mitochondriën. Hackstein en collega’s maakten een genetische stamboom van hydrogenosomen op basis van genen voor tRNA-tyrosine, ribosomaal RNA, ribosomale eiwitten en onderdelen van het mitochondriële complex I (dat het elektronentransport verzorgt). De fylogenie wijst uit dat hydrogenosomen van het pantoffeldiertje evolueerden uit mitochondriën van aërobe ciliaten.

Hackstein: ‘Het hydrogenosoom uit het pantoffeldiertje beschikt over genen voor tenminste zeven mitochondriële eiwitten. Het kent twee metabole routes – met en zonder zuurstof. Waarschijnlijk had het pantoffeldiertje ooit wel zuurstof nodig en heeft het zich dankzij het hydrogenosoom kunnen aanpassen aan de anaërobe omstandigheden in de darm van kakkerlakken.’

Een extra aanwijzing trof hij aan in de celkern van het pantoffeldiertje: 53 ‘mitochondriële’ genen. Genen van endosymbionten verhuizen immers vaak naar de celkern.

Hackstein benadrukt dat niet alle anaërobe energiefabriekjes uit echte mitochondriën voortkomen. ‘Van hydrogenosomen uit Trichomonas vaginalis weten we bijvoorbeeld dat het voortkomt uit een voorouder van een echt mitochondrium. Maar de meeste hydrogenosomen ontberen een genoom, daarvoor zijn we aangewezen op indirect bewijs.’

Sommige genen uit het pantoffeldier Nyctotherus ovalis kwamen echter niet overeen met die van hydrogenosomen uit andere bacteriën en schimmels. Een zoektocht in de genendatabanken liet wel zien dat hydrogenase uit N. ovalis, het enzym dat waterstofgas maakt, sterk overeenkomt met een hydrogenase uit zwavelbacteriën. ‘Dat betekent dat het hydrogenase door laterale gentransfer is verkregen, en dat is nieuw voor eukaryoten.’ Het oppikken van bacteriegenen is een extra aanwijzing voor de gedachte dat het anaërobe organel ooit een mitochondrium was dat pas in tweede instantie een hydrogenosoom werd.

Dit artikel is een publicatie van Bionieuws.
© Bionieuws, alle rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 11 maart 2005

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.