Pathway Evolution by Horizontal Transfer and Positive Selection Is Accommodated by Relaxed Negative Selection upon Upstream Pathway Genes in Purple Bacterial Carotenoid Biosynthesis
Notice bibliographique
Résumé
Horizontal gene transfer and selection are major forces driving microbial evolution. However, interactions between them are rarely studied. Phylogenetic analyses of purple bacterial carotenoid biosynthesis genes suggest two lineages: one producing spheroidenone and the other producing spirilloxanthin. Of the latter lineage, Rubrivivax gelatinosus S1 and Hoeflea phototrophica DFL-43 also or instead produce spheroidenone. Evolution of the spheroidenone pathway from that producing spirilloxanthin theoretically requires changes in the substrate specificity of upstream pathway enzymes and acquisition of a terminal ketolase (CrtA). In R. gelatinosus and likely also in H. phototrophica, CrtA was acquired from the Bacteroidetes, in which it functions as a hydroxylase. Estimation of nonsynonymous and synonymous mutations using several pairwise methods indicated positive selection upon both genes, consistent with their functional changes from hydroxylases to ketolases. Relaxed negative selection upon all other carotenoid biosynthetic genes in these organisms was also apparent, likely facilitating changes in their substrate specificities. Furthermore, all genes responsible for terminal carotenoid biosynthetic pathway steps were under reduced negative selection compared to those known to govern biosynthetic pathway specificity. Horizontal transfer of crtA into R. gelatinosus and H. phototrophica has therefore likely been promoted by (i) the apparent selective advantage of spheroidenone production relative to spirilloxanthin production, (ii) reduced negative selection upon other carotenoid biosynthetic genes, facilitating changes in their substrate specificities, and (iii) preexisting low enzyme substrate specificities due to relaxed negative selection. These results highlight the importance and complexity of selection acting upon both a horizontally transferred gene and the biochemical network into which it is integrating.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».