Comparative genomic analysis of thermophilic fungi reveals convergent evolutionary adaptations and gene losses
Notice bibliographique
Résumé
Thermophily is a trait scattered across the fungal tree of life, with its highest prevalence within three fungal families (Chaetomiaceae, Thermoascaceae, and Trichocomaceae), as well as some members of the phylum Mucoromycota. We examined 37 thermophilic and thermotolerant species and 42 mesophilic species for this study and identified thermophily as the ancestral state of all three prominent families of thermophilic fungi. Thermophilic fungal genomes were found to encode various thermostable enzymes, including carbohydrate-active enzymes such as endoxylanases, which are useful for many industrial applications. At the same time, the overall gene counts, especially in gene families responsible for microbial defense such as secondary metabolism, are reduced in thermophiles compared to mesophiles. We also found a reduction in the core genome size of thermophiles in both the Chaetomiaceae family and the Eurotiomycetes class. The Gene Ontology terms lost in thermophilic fungi include primary metabolism, transporters, UV response, and O-methyltransferases. Comparative genomics analysis also revealed higher GC content in the third base of codons (GC3) and a lower effective number of codons in fungal thermophiles than in both thermotolerant and mesophilic fungi. Furthermore, using the Support Vector Machine classifier, we identified several Pfam domains capable of discriminating between genomes of thermophiles and mesophiles with 94% accuracy. Using AlphaFold2 to predict protein structures of endoxylanases (GH10), we built a similarity network based on the structures. We found that the number of disulfide bonds appears important for protein structure, and the network clusters based on protein structures correlate with the optimal activity temperature. Thus, comparative genomics offers new insights into the biology, adaptation, and evolutionary history of thermophilic fungi while providing a parts list for bioengineering applications.
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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 | 0,000 |
| 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.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».