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Enregistrement W2177088736 · doi:10.1101/014068

Empirical determinants of adaptive mutations in yeast experimental evolution

2015· preprint· en· W2177088736 sur OpenAlexfundno aff
Célia Payen, Anna B. Sunshine, Giang T. Ong, Jamie L. Pogachar, Wei Zhao, Maitreya J. Dunham

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2015
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueEvolution and Genetic Dynamics
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesNational Institute of General Medical SciencesCanadian Institute for Advanced ResearchMarch of Dimes FoundationNational Institutes of HealthNational Science Foundation
Mots-clésYeastGeneticsAdaptive evolutionMutationBiologyComputational biologyGene

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

ABSTRACT High-throughput sequencing technologies have enabled expansion of the scope of genetic screens to identify mutations that underlie quantitative phenotypes, such as fitness improvements that occur during the course of experimental evolution. This new capability has allowed us to describe the relationship between fitness and genotype at a level never possible before, and ask deeper questions, such as how genome structure, available mutation spectrum, and other factors drive evolution. Here we combined functional genomics and experimental evolution to first map on a genome scale the distribution of potential beneficial mutations available as a first step to an evolving population and then compare these to the mutations actually observed in order to define the constraints acting upon evolution. We first constructed a single-step fitness landscape for the yeast genome by using barcoded gene deletion and overexpression collections, competitive growth in continuous culture, and barcode sequencing. By quantifying the relative fitness effects of thousands of single-gene amplifications or deletions simultaneously we revealed the presence of hundreds of accessible evolutionary paths. To determine the actual mutation spectrum used in evolution, we built a catalog of >1000 mutations selected during experimental evolution. By combining both datasets, we were able to ask how and why evolution is constrained. We identified adaptive mutations in laboratory evolved populations, derived mutational signatures in a variety of conditions and ploidy states, and determined that half of the mutations accumulated positively affect cellular fitness. We also uncovered hundreds of potential beneficial mutations never observed in the mutational spectrum derived from the experimental evolution catalog and found that those adaptive mutations become accessible in the absence of the dominant adaptive solution. This comprehensive functional screen explored the set of potential adaptive mutations on one genetic background, and allows us for the first time at this scale to compare the mutational path with the actual, spontaneously derived spectrum of mutations. AUTHOR SUMMARY Whole genome sequencing of thousands of cancer genomes has been conducted to characterize variants including point mutations and structural changes, providing a large catalogue of critical polymorphisms associated with tumorigenesis. Despite the high prevalence of mutations in cancer and technological advances in their genotyping, cancer genetics still presents many open questions regarding the prediction of selection and the functional impact of mutations on cellular fitness. Long term experimental evolution using model organisms has allowed the selection for strains bearing recurrent and rare mutations, mimicking the genetic aberrations acquired by tumor cells. Here, we evaluate the functional impact of thousands of single gene losses and amplifications on the cellular fitness of yeast. Our results show that hundreds of beneficial mutations are possible during adaptation but not all of them have been selected in evolution experiments so far performed. Together, our results provide evidence that 50% of the mutations found in experimentally evolved populations are advantageous, and that alternative mutations with improved fitness could be selected in the absence of the main adaptive mutations with higher fitness. BLURB A combined view of potential adaptive mutations, generated by a systematic screening approach, coupled with the mutational spectrum derived from experimentally evolved yeast reveals the usage of accessible evolutionary solutions.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,012
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,012
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,000
Bibliométrie0,0020,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,022
Tête enseignante GPT0,280
Écart entre enseignants0,258 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations7
Publié2015
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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