De Novo Gene Evolution of Antifreeze Glycoproteins in Codfishes Revealed by Whole Genome Sequence Data
Notice bibliographique
Résumé
New genes can arise through duplication of a pre-existing gene or de novo from non-coding DNA, providing raw material for evolution of new functions in response to a changing environment. A prime example is the independent evolution of antifreeze glycoprotein genes (afgps) in the Arctic codfishes and Antarctic notothenioids to prevent freezing. However, the highly repetitive nature of these genes complicates studies of their organization. In notothenioids, afgps evolved from an extant gene, yet the evolutionary origin of afgps in codfishes is unknown. Here, we demonstrate that afgps in codfishes have evolved de novo from non-coding DNA 13-18 Ma, coinciding with the cooling of the Northern Hemisphere. Using whole-genome sequence data from several codfishes and notothenioids, we find higher copy number of afgp in species exposed to more severe freezing suggesting a gene dosage effect. Notably, antifreeze function is lost in one lineage of codfishes analogous to the afgp losses in non-Antarctic notothenioids. This indicates that selection can eliminate the antifreeze function when freezing is no longer imminent. In addition, we show that evolution of afgp-assisting antifreeze potentiating protein genes (afpps) in notothenioids coincides with origin and lineage-specific losses of afgp. The origin of afgps in codfishes is one of the first examples of an essential gene born from non-coding DNA in a non-model species. Our study underlines the power of comparative genomics to uncover past molecular signatures of genome evolution, and further highlights the impact of de novo gene origin in response to a changing selection regime.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 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 ».