Evolution of nonspectral rhodopsin function at high altitudes
Notice bibliographique
Résumé
High-altitude environments present a range of biochemical and physiological challenges for organisms through decreases in oxygen, pressure, and temperature relative to lowland habitats. Protein-level adaptations to hypoxic high-altitude conditions have been identified in multiple terrestrial endotherms; however, comparable adaptations in aquatic ectotherms, such as fishes, have not been as extensively characterized. In enzyme proteins, cold adaptation is attained through functional trade-offs between stability and activity, often mediated by substitutions outside the active site. Little is known whether signaling proteins [e.g., G protein-coupled receptors (GPCRs)] exhibit natural variation in response to cold temperatures. Rhodopsin (RH1), the temperature-sensitive visual pigment mediating dim-light vision, offers an opportunity to enhance our understanding of thermal adaptation in a model GPCR. Here, we investigate the evolution of rhodopsin function in an Andean mountain catfish system spanning a range of elevations. Using molecular evolutionary analyses and site-directed mutagenesis experiments, we provide evidence for cold adaptation in RH1. We find that unique amino acid substitutions occur at sites under positive selection in high-altitude catfishes, located at opposite ends of the RH1 intramolecular hydrogen-bonding network. Natural high-altitude variants introduced into these sites via mutagenesis have limited effects on spectral tuning, yet decrease the stability of dark-state and light-activated rhodopsin, accelerating the decay of ligand-bound forms. As found in cold-adapted enzymes, this phenotype likely compensates for a cold-induced decrease in kinetic rates-properties of rhodopsin that mediate rod sensitivity and visual performance. Our results support a role for natural variation in enhancing the performance of GPCRs in response to cold temperatures.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 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 tête enseignante, 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 ».