Phylogenetic analysis of photosystem I subunits

O ile fotosystem II (PSII) prokariotyczny i eukariotyczny jest dimerem, tak fotosystem I (PSI) przyjmuje różne formy. U cyjanobakterii może występować on w formie trimeru, lub tetrameru (głownie w przypadku bakterii tworzących heterocysty, ale też u niektórych jednokomórkowych termofili takich jak Chroococcidiopsis sp. TS-821). Spośród 12 białek wchodzących w skład PSI, 5 białek (PsaA, PsaK, PsaI, PsaL i PsaM) zostało wybranych w celu przeprowadzenia analizy filogenetycznej, mającej na celu sprawdzenie homologii między sekwencjami danych podjednostek. Założeniem analizy było stwierdzenie, iż im dalej spokrewnione okażą się ze sobą bakterie zakwalifikowane do trimerycznych a tetramerycznych, to może to wskazywać na większą role takiej podjednostki w kształtowaniu danego typu oligomeryzacji. Przeprowadzona analiza filogenetyczna zdaje się wspierać badania mówiące o dużej roli PsaL w oligomeryzacji PSI, gdyż wszystkie bakterie tetrameryczne zgromadziły się w jednym kladzie drzewa, w którym nie było bakterii trimerycznych. Podobne wyniki zostały uzyskane w przypadku białek PsaM i PsaA, choć długość gałęzi drzewa PsaA i jego sekwencja ancestralna mogą świadczyć o dużej homologii sekwencji, co może wskazywać o jego ograniczonej roli w tetrameryzacji. Najmniejszy wpływ na oligomeryzacje na podstawie przeprowadzonej analizy spośród wybranych białek mogą mieć PsaK i PsaI, gdzie obecność sekwencji trimerycznych w kladzie bakterii tetramerycznych może świadczyć o niskim wpływie sekwencji tych białek na oligomeryzacje PSI.

While procaryotic and eucaryotic photosystem II (PSII) complexes are dimers, photosystem I (PSI) can exist in different forms. In cyanobacteria it can form trimers and tetramers (mainly in heterocyst forming cyanobacteria, but also in some thermophilic unicellular bacteria, e.g. Chroococcidiopsis sp. TS-821). Out of 12 proteins which make up PSI, 5 proteins (PsaA, PsaK, PsaI, PsaL i PsaM) were chosen to undergo phylogenetic analysis, the purpose of which was to determine homology level between sequences of given subunits. The premise of the analysis was, that the more distantly related bacteria classified as trimeric and tetrameric are, the greater the role of such a subunit in shaping a given type of oligomerization might be indicated. The results seem to corroborate studies suggesting a significant role of PsaL in oligomerization, since all tetrameric bacteria were clustered in a single clade of the tree, which did not include trimeric bacteria. Similar results were generated by PsaM and PsaA protein sequence, although branch lengths of PsaA tree and its ancestral sequence seem to suggest a high homology of sequences, which might be indicative of its limited role in oligomerization. The smallest influence on oligomerization among the selected proteins, based on the conducted analysis, may be attributed to PsaK and PsaI, where the presence of trimeric sequences in the clade may suggest a low impact of these protein sequences on PSI oligomerization.