Evolutionary Diversification of Plant Shikimate Kinase Gene Duplicates
Notice bibliographique
Résumé
Shikimate kinase (SK; EC 2.7.1.71) catalyzes the fifth reaction of the shikimate pathway, which directs carbon from the central metabolism pool to a broad range of secondary metabolites involved in plant development, growth, and stress responses. In this study, we demonstrate the role of plant SK gene duplicate evolution in the diversification of metabolic regulation and the acquisition of novel and physiologically essential function. Phylogenetic analysis of plant SK homologs resolves an orthologous cluster of plant SKs and two functionally distinct orthologous clusters. These previously undescribed genes, shikimate kinase-like 1 (SKL1) and -2 (SKL2), do not encode SK activity, are present in all major plant lineages, and apparently evolved under positive selection following SK gene duplication over 400 MYA. This is supported by functional assays using recombinant SK, SKL1, and SKL2 from Arabidopsis thaliana (At) and evolutionary analyses of the diversification of SK-catalytic and -substrate binding sites based on theoretical structure models. AtSKL1 mutants yield albino and novel variegated phenotypes, which indicate SKL1 is required for chloroplast biogenesis. Extant SKL2 sequences show a strong genetic signature of positive selection, which is enriched in a protein-protein interaction module not found in other SK homologs. We also report the first kinetic characterization of plant SKs and show that gene expression diversification among the AtSK inparalogs is correlated with developmental processes and stress responses. This study examines the functional diversification of ancient and recent plant SK gene duplicates and highlights the utility of SKs as scaffolds for functional innovation.
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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)
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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 ».