Origin of evolutionary bifurcation in an enzyme
Notice bibliographique
Résumé
Summary Evolution can lead to significantly distinct outcomes depending on the mutational path taken. Evolutionary bifurcation, in which two mutational trajectories segregate, becoming non-interchangeable over time, is the basis of diversification in all kingdoms of life. Here, we present a detailed molecular description of a bifurcation event that rapidly led to the emergence of two distinct enzymes from a common ancestor. When initiated from two starting points that differed by a single amino acid, the laboratory evolution of a phosphotriesterase (PTE) toward arylester hydrolysis resulted in different genetic and phenotypic outcomes. One trajectory led to a >35,000-fold increase in activity via the reorganization of its active site to achieve exquisite enzyme-substrate complementarity. The second trajectory gave rise to an evolved variant with a ∼500-fold increase in activity, but exhibiting an alternative substrate binding mode resulting from the destabilization of an active site loop. While initial mutations tend to dictate mutational accessibility, we rather observed the gradual divergence and specialisation of each trajectory, following the emergence of distinct molecular interaction networks. Intramolecular epistasis underlay pathway bifurcation by promoting unique synergistic interactions within each trajectory, while restricting the fixation of mutation across pathways. Our results illustrate how distinct molecular outcomes can radiate from a common protein ancestor and give rise to phenotypic diversity.
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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 | 0,001 |
| 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 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 ».