The hidden universal distribution of amino acid biosynthetic networks: a genomic perspective on their origins and evolution
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Twenty amino acids comprise the universal building blocks of proteins. However, their biosynthetic routes do not appear to be universal from an Escherichia coli-centric perspective. Nevertheless, it is necessary to understand their origin and evolution in a global context, that is, to include more 'model' species and alternative routes in order to do so. We use a comparative genomics approach to assess the origins and evolution of alternative amino acid biosynthetic network branches. RESULTS: By tracking the taxonomic distribution of amino acid biosynthetic enzymes, we predicted a core of widely distributed network branches biosynthesizing at least 16 out of the 20 standard amino acids, suggesting that this core occurred in ancient cells, before the separation of the three cellular domains of life. Additionally, we detail the distribution of two types of alternative branches to this core: analogs, enzymes that catalyze the same reaction (using the same metabolites) and belong to different superfamilies; and 'alternologs', herein defined as branches that, proceeding via different metabolites, converge to the same end product. We suggest that the origin of alternative branches is closely related to different environmental metabolite sources and life-styles among species. CONCLUSION: The multi-organismal seed strategy employed in this work improves the precision of dating and determining evolutionary relationships among amino acid biosynthetic branches. This strategy could be extended to diverse metabolic routes and even other biological processes. Additionally, we introduce the concept of 'alternolog', which not only plays an important role in the relationships between structure and function in biological networks, but also, as shown here, has strong implications for their evolution, almost equal to paralogy and analogy.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 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 ».