Evolution of strigolactone receptors by gradual neo-functionalization of KAI2 paralogues
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Strigolactones (SLs) are a class of plant hormones that control many aspects of plant growth. The SL signalling mechanism is homologous to that of karrikins (KARs), smoke-derived compounds that stimulate seed germination. In angiosperms, the SL receptor is an α/β-hydrolase known as DWARF14 (D14); its close homologue, KARRIKIN INSENSITIVE2 (KAI2), functions as a KAR receptor and likely recognizes an uncharacterized, endogenous signal ('KL'). Previous phylogenetic analyses have suggested that the KAI2 lineage is ancestral in land plants, and that canonical D14-type SL receptors only arose in seed plants; this is paradoxical, however, as non-vascular plants synthesize and respond to SLs. RESULTS: We have used a combination of phylogenetic and structural approaches to re-assess the evolution of the D14/KAI2 family in land plants. We analysed 339 members of the D14/KAI2 family from land plants and charophyte algae. Our phylogenetic analyses show that the divergence between the eu-KAI2 lineage and the DDK (D14/DLK2/KAI2) lineage that includes D14 occurred very early in land plant evolution. We show that eu-KAI2 proteins are highly conserved, and have unique features not found in DDK proteins. Conversely, we show that DDK proteins show considerable sequence and structural variation to each other, and lack clearly definable characteristics. We use homology modelling to show that the earliest members of the DDK lineage structurally resemble KAI2 and that SL receptors in non-seed plants likely do not have D14-like structure. We also show that certain groups of DDK proteins lack the otherwise conserved MORE AXILLARY GROWTH2 (MAX2) interface, and may thus function independently of MAX2, which we show is highly conserved throughout land plant evolution. CONCLUSIONS: Our results suggest that D14-like structure is not required for SL perception, and that SL perception has relatively relaxed structural requirements compared to KAI2-mediated signalling. We suggest that SL perception gradually evolved by neo-functionalization within the DDK lineage, and that the transition from KAI2-like to D14-like protein may have been driven by interactions with protein partners, rather than being required for SL perception per se.
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 | 0,000 |
| 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 | 0,001 |
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 ».