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Enregistrement W4387908771 · doi:10.1101/2023.10.20.563324

Diversification and recurrent adaptation of the synaptonemal complex in <i>Drosophila</i>

2023· preprint· en· W4387908771 sur OpenAlexaff
Rana Zakerzade, Ching-Ho Chang, Kamalakar Chatla, Ananya Krishnapura, Samuel P. Appiah, Jacki Zhang, Robert L. Unckless, Justin P. Blumenstiel, Doris Bachtrog, Kevin H.-C. Wei

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2023
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueGenomics and Phylogenetic Studies
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésBiologyGermlineEvolutionary biologySynaptonemal complexGeneticsMolecular evolutionHomologous chromosomeGene duplicationGeneGenome

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

ABSTRACT The synaptonemal complex (SC) is a protein-rich structure essential for meiotic recombination and faithful chromosome segregation. Acting like a zipper to paired chromosomes during early prophase, the complex consists of central elements bilaterally tethered by the transverse filaments to the lateral elements anchored on either side to the homologous chromosome axes. Despite being found in most major eukaryotic taxa implying a deeply conserved evolutionary origin, several components of the complex exhibit unusually high rates of sequence turnover. This is puzzlingly exemplified by the SC of Drosophila, where the central elements and transverse filaments display no identifiable homologs outside of the genus. Here, we exhaustively examine the evolutionary history of the SC in Drosophila taking a comparative phylogenomic approach with high species density to circumvent obscured homology due to rapid sequence evolution. Contrasting starkly against other genes involved in meiotic chromosome pairing, SC significantly shows elevated rates of coding evolution due to a combination of relaxed constraint and recurrent, widespread positive selection. In particular, the central element cona and transverse filament c(3)G have diversified through tandem and retro-duplications, repeatedly generating paralogs that likely have novel germline functions. In a striking case of molecular convergence, c(3)G paralogs that independently arose in distant lineages evolved under positive selection to have convergent truncations to the protein termini and elevated testes expression. Surprisingly, the expression of SC genes in the germline is exceedingly prone to change suggesting recurrent regulatory evolution which, in many species, resulted in high testes expression even though Drosophila males are achiasmic. Overall, our study recapitulates the poor conservation of SC components, and further uncovers that the lack of conservation extends to other modalities including copy number, genomic locale, and germline regulation. Considering the elevated testes expression in many Drosophila species and the common ancestor, we suggest that the function of SC genes in the male germline, while still poorly understood, may be a prime target of constant evolutionary pressures driving repeated adaptations and innovations. Summary The synaptonemal complex (SC) is essential for meiotic recombination and faithful chromosome segregation across eukaryotes, yet components of the SC are often poorly conserved. Here we show that across the Drosophila phylogeny several SC genes have evolved under recurrent positive selection resulting in orthologs that are barely recognizable. This is partly driven duplications repeatedly generating paralogs that may have adopted novel germline functions, often in the testes. Unexpectedly, while most SC genes are thought to be dispensable in the male germline where recombination is absent in Drosophila , elevated testes expression appears to be the norm across the genus and likely the ancestral state. The evolutionary lability of SC genes in Drosophila is likely a repeated source of adaptive innovations in the germline.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni 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.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,001
Score d'incertitude au seuil0,003

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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.

Tête enseignante Opus0,033
Tête enseignante GPT0,229
Écart entre enseignants0,196 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2023
Routes d'admission1
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