Duplication of Horizontally Acquired GH5_2 Enzymes Played a Central Role in the Evolution of Longhorned Beetles
Notice bibliographique
Résumé
The rise of functional diversity through gene duplication contributed to the adaption of organisms to various environments. Here we investigate the evolution of putative cellulases of the subfamily 2 of glycoside hydrolase family 5 (GH5_2) in the Cerambycidae (longhorned beetles), a megadiverse assemblage of mostly xylophagous beetles. Cerambycidae originally acquired GH5_2 from a bacterial donor through horizontal gene transfer (HGT), and extant species harbor multiple copies that arose from gene duplication. We ask how these digestive enzymes contributed to the ability of these beetles to feed on wood. We analyzed 113 GH5_2, including the functional characterization of 52 of them, derived from 25 species covering most subfamilies of Cerambycidae. Ancestral gene duplications led to five well-defined groups with distinct substrate specificity, allowing these beetles to break down, in addition to cellulose, polysaccharides that are abundant in plant cell walls (PCWs), namely, xyloglucan, xylan, and mannans. Resurrecting the ancestral enzyme originally acquired by HGT, we show it was a cellulase that was able to break down glucomannan and xylan. Finally, recent gene duplications further expanded the catalytic repertoire of cerambycid GH5_2, giving rise to enzymes that favor transglycosylation over hydrolysis. We suggest that HGT and gene duplication, which shaped the evolution of GH5_2, played a central role in the ability of cerambycid beetles to use a PCW-rich diet and may have contributed to their successful radiation.
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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 | 0,000 | 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 | 0,000 | 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) | 0,001 | 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 ».