Complex patterns of divergence among green-sensitive (RH2a) African cichlid opsins revealed by Clade model analyses
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Gene duplications play an important role in the evolution of functional protein diversity. Some models of duplicate gene evolution predict complex forms of paralog divergence; orthologous proteins may diverge as well, further complicating patterns of divergence among and within gene families. Consequently, studying the link between protein sequence evolution and duplication requires the use of flexible substitution models that can accommodate multiple shifts in selection across a phylogeny. Here, we employed a variety of codon substitution models, primarily Clade models, to explore how selective constraint evolved following the duplication of a green-sensitive (RH2a) visual pigment protein (opsin) in African cichlids. Past studies have linked opsin divergence to ecological and sexual divergence within the African cichlid adaptive radiation. Furthermore, biochemical and regulatory differences between the RH2aα and RH2aβ paralogs have been documented. It thus seems likely that selection varies in complex ways throughout this gene family. RESULTS: Clade model analysis of African cichlid RH2a opsins revealed a large increase in the nonsynonymous-to-synonymous substitution rate ratio (ω) following the duplication, as well as an even larger increase, one consistent with positive selection, for Lake Tanganyikan cichlid RH2aβ opsins. Analysis using the popular Branch-site models, by contrast, revealed no such alteration of constraint. Several amino acid sites known to influence spectral and non-spectral aspects of opsin biochemistry were found to be evolving divergently, suggesting that orthologous RH2a opsins may vary in terms of spectral sensitivity and response kinetics. Divergence appears to be occurring despite intronic gene conversion among the tandemly-arranged duplicates. CONCLUSIONS: Our findings indicate that variation in selective constraint is associated with both gene duplication and divergence among orthologs in African cichlid RH2a opsins. At least some of this variation may reflect an adaptive response to differences in light environment. Interestingly, these patterns only became apparent through the use of Clade models, not through the use of the more widely employed Branch-site models; we suggest that this difference stems from the increased flexibility associated with Clade models. Our results thus bear both on studies of cichlid visual system evolution and on studies of gene family evolution in general.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 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.
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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 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 ».