Plasticity and Evolution of (+)-3-Carene Synthase and (−)-Sabinene Synthase Functions of a Sitka Spruce Monoterpene Synthase Gene Family Associated with Weevil Resistance
Notice bibliographique
Résumé
The monoterpene (+)-3-carene is associated with resistance of Sitka spruce against white pine weevil, a major North American forest insect pest of pine and spruce. High and low levels of (+)-3-carene in, respectively, resistant and susceptible Sitka spruce genotypes are due to variation of (+)-3-carene synthase gene copy number, transcript and protein expression levels, enzyme product profiles, and enzyme catalytic efficiency. A family of multiproduct (+)-3-carene synthase-like genes of Sitka spruce include the three (+)-3-carene synthases, PsTPS-3car1, PsTPS-3car2, PsTPS-3car3, and the (-)-sabinene synthase PsTPS-sab. Of these, PsTPS-3car2 is responsible for the relatively higher levels of (+)-3-carene in weevil-resistant trees. Here, we identified features of the PsTPS-3car1, PsTPS-3car2, PsTPS-3car3, and PsTPS-sab proteins that determine different product profiles. A series of domain swap and site-directed mutations, supported by structural comparisons, identified the amino acid in position 596 as critical for product profiles dominated by (+)-3-carene in PsTPS-3car1, PsTPS-3car2, and PsTPS-3car3, or (-)-sabinene in PsTPS-sab. A leucine in this position promotes formation of (+)-3-carene, whereas phenylalanine promotes (-)-sabinene. Homology modeling predicts that position 596 directs product profiles through differential stabilization of the reaction intermediate. Kinetic analysis revealed position 596 also plays a role in catalytic efficiency. Mutations of position 596 with different side chain properties resulted in a series of enzymes with different product profiles, further highlighting the inherent plasticity and potential for evolution of alternative product profiles of these monoterpene synthases of conifer defense against insects.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 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 ».