Phylogenomic analyses across land plants reveals motifs and coexpression patterns useful for functional prediction in the BAHD acyltransferase family
Notice bibliographique
Résumé
The BAHD acyltransferase family is one of the largest enzyme families in flowering plants, containing dozens to hundreds of genes in individual genomes. Highly prevalent in angiosperm genomes, members of this family contribute to several pathways in primary and specialized metabolism. In this study, we performed a phylogenomic analysis of the family using 52 genomes across the plant kingdom to gain deeper insights into its functional evolution and enable function prediction. We found that BAHD expansion in land plants was associated with significant changes in various gene features. Using pre-defined BAHD clades, we identified clade expansions in different plant groups. In some groups, these expansions coincided with the prominence of metabolite classes such as anthocyanins (flowering plants) and hydroxycinnamic acid amides (monocots). Clade-wise motif-enrichment analysis revealed that some clades have novel motifs fixed on either the acceptor or the donor side, potentially reflecting historical routes of functional evolution. Co-expression analysis in rice and Arabidopsis further identified BAHDs with similar expression patterns, however, most co-expressed BAHDs belonged to different clades. Comparing BAHD paralogs, we found that gene expression diverges rapidly after duplication, suggesting that sub/neo-functionalization of duplicate genes occurs quickly via expression diversification. Analyzing co-expression patterns in Arabidopsis in conjunction with orthology-based substrate class predictions and metabolic pathway models led to the recovery of metabolic processes of most of the already-characterized BAHDs as well as definition of novel functional predictions for some uncharacterized BAHDs. Overall, this study provides new insights into the evolution of BAHD acyltransferases and sets up a foundation for their functional characterization.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 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 | 0,000 |
| 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) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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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 tête enseignante, pas un consensus.
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