Multiple Mechanisms Promote the Retained Expression of Gene Duplicates in the Tetraploid Frog Xenopus laevis
Notice bibliographique
Résumé
Gene duplication provides a window of opportunity for biological variants to persist under the protection of a co-expressed copy with similar or redundant function. Duplication catalyzes innovation (neofunctionalization), subfunction degeneration (subfunctionalization), and genetic buffering (redundancy), and the genetic survival of each paralog is triggered by mechanisms that add, compromise, or do not alter protein function. We tested the applicability of three types of mechanisms for promoting the retained expression of duplicated genes in 290 expressed paralogs of the tetraploid clawed frog, Xenopus laevis. Tests were based on explicit expectations concerning the ka/ks ratio, and the number and location of nonsynonymous substitutions after duplication. Functional constraints on the majority of paralogs are not significantly different from a singleton ortholog. However, we recover strong support that some of them have an asymmetric rate of nonsynonymous substitution: 6% match predictions of the neofunctionalization hypothesis in that (1) each paralog accumulated nonsynonymous substitutions at a significantly different rate and (2) the one that evolves faster has a higher ka/ks ratio than the other paralog and than a singleton ortholog. Fewer paralogs (3%) exhibit a complementary pattern of substitution at the protein level that is predicted by enhancement or degradation of different functional domains, and the remaining 13% have a higher average ka/ks ratio in both paralogs that is consistent with altered functional constraints, diversifying selection, or activity-reducing mutations after duplication. We estimate that these paralogs have been retained since they originated by genome duplication between 21 and 41 million years ago. Multiple mechanisms operate to promote the retained expression of duplicates in the same genome, in genes in the same functional class, over the same period of time following duplication, and sometimes in the same pair of paralogs. None of these paralogs are superfluous; degradation or enhancement of different protein subfunctions and neofunctionalization are plausible hypotheses for the retained expression of some of them. Evolution of most X. laevis paralogs, however, is consistent with retained expression via mechanisms that do not radically alter functional constraints, such as selection to preserve post-duplication stoichiometry or temporal, quantitative, or spatial subfunctionalization.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».