Adaptive evolution of transcription factor binding affinities
Notice bibliographique
Résumé
Understanding the molecular basis of gene expression evolution is a central problem in evolutionary biology. However, connecting changes in gene expression to increased fitness, and identifying the functional basis of those changes, remains challenging. To study adaptive evolution of gene expression in real time, we performed long term experimental evolution (LTEE) of Saccharomyces cerevisiae (budding yeast) in ammonium-limited chemostats. Following several hundred generations of continuous selection we found significant divergence of nitrogen-responsive gene expression in lineages with increased fitness. In multiple independent lineages we found repeated selection for non-synonymous mutations in the zinc finger DNA binding domain of the activating transcription factor (TF), GAT1, that operates within incoherent feedforward loops to control expression of the nitrogen catabolite repression (NCR) regulon. Missense mutations in the DNA binding domain of GAT1 reduce its binding affinity for the GATAA consensus sequence in a promoter-specific manner, resulting in increased expression of ammonium permease genes via both direct and indirect effects, thereby conferring increased fitness. We find that altered transcriptional output of the NCR regulon results in antagonistic pleiotropy in alternate environments and that the DNA binding domain of GAT1 is subject to purifying selection in natural populations. Our study shows that adaptive evolution of gene expression can entail tuning expression output by quantitative changes in TF binding affinities while maintaining the overall topology of a gene regulatory network.
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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 | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».