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論文資訊
- 類型：已發表論文
- 日期：2022-09-02
摘要
分子伴侶在細胞中折疊許多蛋白質及其突變版本，有時可以緩衝影響蛋白質折疊的突變的表型效應。關於這種緩衝尚未解答的問題包括其機制的性質、其對族群遺傳變異的影響、限制該機制的適應性權衡及其在加速演化中的作用。回答這些問題對於理解緩衝對增加遺傳變異和生態多樣化的貢獻至關重要。在這裡，我們進行了實驗進化、基因組重測序和計算分析，以確定表達高水平必需伴侶蛋白 GroEL 的大腸桿菌的權衡和進化軌跡。 GroEL 大量存在於細菌中，尤其是具有大量有害突變的細菌中，顯示其在突變緩衝中的作用。我們發現，groEL 過度表現對於實驗室中進化的大量族群來說代價高昂，導致 groE 表現在 66 代內下降。相較之下，在內共生細菌的強烈遺傳漂變特徵下進化的族群避免了滅絕，或者可以在豐富的 GroEL 存在下得到拯救。從在強遺傳漂變下進化的細胞中重新測序的基因組，在高 GroEL 水平下表現出比天然水平更高的對有害突變的耐受性，表明 GroEL 正在緩衝這些細胞中的突變。 GroEL 緩衝了與環境相互作用的一組高度多樣化的蛋白質（包括底物和離子膜轉運蛋白）中的突變，暗示了其在生態多樣化中的作用。我們的結果揭示了突變緩衝的適應性權衡以及如何在群體中維持遺傳變異。