Published October 27, 2011
| Version v1
Publication
Open
Evidence for Positive Selection on the Leptin Gene in Cetacea and Pinnipedia
Creators
- 1. Yunnan University
- 2. Institute of Hydrobiology
- 3. Chinese Academy of Sciences
- 4. Nanjing Normal University
- 5. Creighton University
- 6. Kunming Institute of Zoology
Description
The leptin gene has received intensive attention and scientific investigation for its importance in energy homeostasis and reproductive regulation in mammals. Furthermore, study of the leptin gene is of crucial importance for public health, particularly for its role in obesity, as well as for other numerous physiological roles that it plays in mammals. In the present work, we report the identification of novel leptin genes in 4 species of Cetacea, and a comparison with 55 publicly available leptin sequences from mammalian genome assemblies and previous studies. Our study provides evidence for positive selection in the suborder Odontoceti (toothed whales) of the Cetacea and the family Phocidae (earless seals) of the Pinnipedia. We also detected positive selection in several leptin gene residues in these two lineages. To test whether leptin and its receptor evolved in a coordinated manner, we analyzed 24 leptin receptor gene (LPR) sequences from available mammalian genome assemblies and other published data. Unlike the case of leptin, our analyses did not find evidence of positive selection for LPR across the Cetacea and Pinnipedia lineages. In line with this, positively selected sites identified in the leptin genes of these two lineages were located outside of leptin receptor binding sites, which at least partially explains why co-evolution of leptin and its receptor was not observed in the present study. Our study provides interesting insights into current understanding of the evolution of mammalian leptin genes in response to selective pressures from life in an aquatic environment, and leads to a hypothesis that new tissue specificity or novel physiologic functions of leptin genes may have arisen in both odontocetes and phocids. Additional data from other species encompassing varying life histories and functional tests of the adaptive role of the amino acid changes identified in this study will help determine the factors that promote the adaptive evolution of the leptin genes in marine mammals.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
حظي جين اللبتين باهتمام مكثف وبحث علمي لأهميته في توازن الطاقة والتنظيم الإنجابي في الثدييات. علاوة على ذلك، فإن دراسة جين اللبتين ذات أهمية حاسمة للصحة العامة، لا سيما لدوره في السمنة، وكذلك للعديد من الأدوار الفسيولوجية الأخرى التي يلعبها في الثدييات. في هذا العمل، نقوم بالإبلاغ عن تحديد جينات اللبتين الجديدة في 4 أنواع من الحيتانيات، ومقارنة مع 55 تسلسل لبتين متاح للجمهور من تجمعات جينوم الثدييات والدراسات السابقة. تقدم دراستنا دليلاً على الانتقاء الإيجابي في رتبة الحيتان المسننة (Odontoceti) من الحيتانيات (Cetacea) وعائلة الفقمة (Phocidae) من بينيبيديا (Pinnipedia). اكتشفنا أيضًا اختيارًا إيجابيًا في العديد من بقايا جينات اللبتين في هاتين النسبتين. لاختبار ما إذا كان اللبتين ومستقبلاته قد تطورا بطريقة منسقة، قمنا بتحليل 24 تسلسلًا لمستقبلات اللبتين (LPR) من تجمعات الجينوم الثديي المتاحة وغيرها من البيانات المنشورة. على عكس حالة اللبتين، لم تجد تحليلاتنا دليلًا على الاختيار الإيجابي لـلإنعاش القلبي الرئوي عبر سلالات الحيتانيات وبينيبيديا. وتماشيًا مع ذلك، كانت المواقع المختارة بشكل إيجابي والمحددة في جينات اللبتين لهاتين السلالتين تقع خارج مواقع ربط مستقبلات اللبتين، وهو ما يفسر جزئيًا على الأقل سبب عدم ملاحظة التطور المشترك للبتين ومستقبلاته في هذه الدراسة. تقدم دراستنا رؤى مثيرة للاهتمام حول الفهم الحالي لتطور جينات اللبتين في الثدييات استجابةً للضغوط الانتقائية من الحياة في بيئة مائية، وتؤدي إلى فرضية مفادها أن خصوصية الأنسجة الجديدة أو الوظائف الفسيولوجية الجديدة لجينات اللبتين قد تكون نشأت في كل من الأسنان والفوسيدات. ستساعد البيانات الإضافية من الأجناس الأخرى التي تشمل تواريخ حياة متفاوتة واختبارات وظيفية للدور التكيفي لتغيرات الأحماض الأمينية المحددة في هذه الدراسة في تحديد العوامل التي تعزز التطور التكيفي لجينات اللبتين في الثدييات البحرية.Translated Description (French)
Le gène de la leptine a fait l'objet d'une attention et d'une recherche scientifique intensives pour son importance dans l'homéostasie énergétique et la régulation de la reproduction chez les mammifères. De plus, l'étude du gène de la leptine est d'une importance cruciale pour la santé publique, en particulier pour son rôle dans l'obésité, ainsi que pour les autres nombreux rôles physiologiques qu'il joue chez les mammifères. Dans le présent travail, nous rapportons l'identification de nouveaux gènes de leptine chez 4 espèces de Cétacés, et une comparaison avec 55 séquences de leptine publiquement disponibles provenant d'assemblages de génomes de mammifères et d'études antérieures. Notre étude fournit des preuves d'une sélection positive dans le sous-ordre Odontoceti (baleines à dents) des Cétacés et dans la famille des Phocidés (phoques sans oreille) des Pinnipédias. Nous avons également détecté une sélection positive dans plusieurs résidus du gène de la leptine dans ces deux lignées. Pour tester si la leptine et son récepteur ont évolué de manière coordonnée, nous avons analysé 24 séquences du gène du récepteur de la leptine (LPR) à partir d'assemblages de génomes de mammifères disponibles et d'autres données publiées. Contrairement au cas de la leptine, nos analyses n'ont trouvé aucune preuve de sélection positive pour la RAPI dans les lignées Cetacea et Pinnipedia. Conformément à cela, les sites positivement sélectionnés identifiés dans les gènes de la leptine de ces deux lignées étaient situés en dehors des sites de liaison aux récepteurs de la leptine, ce qui explique au moins partiellement pourquoi la co-évolution de la leptine et de son récepteur n'a pas été observée dans la présente étude. Notre étude fournit des informations intéressantes sur la compréhension actuelle de l'évolution des gènes de la leptine chez les mammifères en réponse aux pressions sélectives de la vie dans un environnement aquatique, et conduit à l'hypothèse que de nouvelles spécificités tissulaires ou de nouvelles fonctions physiologiques des gènes de la leptine peuvent être apparues chez les odontocètes et les phocides. Des données supplémentaires provenant d'autres espèces englobant différents cycles biologiques et des tests fonctionnels du rôle adaptatif des changements d'acides aminés identifiés dans cette étude aideront à déterminer les facteurs qui favorisent l'évolution adaptative des gènes de la leptine chez les mammifères marins.Translated Description (Spanish)
El gen de la leptina ha recibido una intensa atención e investigación científica por su importancia en la homeostasis energética y la regulación reproductiva en mamíferos. Además, el estudio del gen de la leptina es de crucial importancia para la salud pública, particularmente por su papel en la obesidad, así como por otros numerosos roles fisiológicos que desempeña en los mamíferos. En el presente trabajo, informamos la identificación de nuevos genes de leptina en 4 especies de Cetacea, y una comparación con 55 secuencias de leptina disponibles públicamente de ensamblajes de genoma de mamíferos y estudios previos. Nuestro estudio proporciona evidencia de selección positiva en el suborden Odontoceti (ballenas dentadas) de los Cetáceos y la familia Phocidae (focas sin orejas) de la Pinnipedia. También detectamos una selección positiva en varios residuos del gen de la leptina en estos dos linajes. Para probar si la leptina y su receptor evolucionaron de manera coordinada, analizamos 24 secuencias del gen del receptor de leptina (LPR) de ensamblajes de genoma de mamíferos disponibles y otros datos publicados. A diferencia del caso de la leptina, nuestros análisis no encontraron evidencia de selección positiva para LPR en los linajes de Cetacea y Pinnipedia. En línea con esto, los sitios seleccionados positivamente identificados en los genes de leptina de estos dos linajes se ubicaron fuera de los sitios de unión al receptor de leptina, lo que explica al menos parcialmente por qué no se observó la coevolución de la leptina y su receptor en el presente estudio. Nuestro estudio proporciona información interesante sobre la comprensión actual de la evolución de los genes de leptina de mamíferos en respuesta a las presiones selectivas de la vida en un entorno acuático, y conduce a la hipótesis de que puede haber surgido una nueva especificidad tisular o nuevas funciones fisiológicas de los genes de leptina tanto en odontocetos como en fócidos. Los datos adicionales de otras especies que abarcan diferentes historias de vida y pruebas funcionales del papel adaptativo de los cambios de aminoácidos identificados en este estudio ayudarán a determinar los factores que promueven la evolución adaptativa de los genes de la leptina en los mamíferos marinos.Files
journal.pone.0026579&type=printable.pdf
Files
(277.7 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:1007709410a82b0dc9878961bcfbbc05
|
277.7 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- دليل على الانتقاء الإيجابي لجين اللبتين في الحيتانيات وبينيبيديا
- Translated title (French)
- Preuve de sélection positive sur le gène de la leptine chez les cétacés et les pinnipèdes
- Translated title (Spanish)
- Evidencia de selección positiva en el gen de la leptina en Cetacea y Pinnipedia
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2088771983
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0026579
References
- https://openalex.org/W1501007185
- https://openalex.org/W1512875938
- https://openalex.org/W1515988894
- https://openalex.org/W1550465818
- https://openalex.org/W1551216731
- https://openalex.org/W1576953632
- https://openalex.org/W1631449371
- https://openalex.org/W1656398202
- https://openalex.org/W1806355117
- https://openalex.org/W1907072707
- https://openalex.org/W1970666401
- https://openalex.org/W1973345523
- https://openalex.org/W1974131739
- https://openalex.org/W1976306155
- https://openalex.org/W1988151224
- https://openalex.org/W1988608740
- https://openalex.org/W1990871318
- https://openalex.org/W1993643615
- https://openalex.org/W1995689925
- https://openalex.org/W1996713062
- https://openalex.org/W2000571781
- https://openalex.org/W2005386475
- https://openalex.org/W2006190738
- https://openalex.org/W2013583119
- https://openalex.org/W2014093920
- https://openalex.org/W2014163208
- https://openalex.org/W2016607584
- https://openalex.org/W2016994959
- https://openalex.org/W2018774592
- https://openalex.org/W2020416081
- https://openalex.org/W2021725988
- https://openalex.org/W2022165859
- https://openalex.org/W2025846514
- https://openalex.org/W2025864476
- https://openalex.org/W2028336115
- https://openalex.org/W2028937704
- https://openalex.org/W2029911534
- https://openalex.org/W2030966943
- https://openalex.org/W2036516369
- https://openalex.org/W2037096362
- https://openalex.org/W2047530779
- https://openalex.org/W2049824232
- https://openalex.org/W2053426841
- https://openalex.org/W2060682066
- https://openalex.org/W2071589836
- https://openalex.org/W2073652081
- https://openalex.org/W2076045828
- https://openalex.org/W2077453058
- https://openalex.org/W2079823809
- https://openalex.org/W2083983743
- https://openalex.org/W2088299226
- https://openalex.org/W2090977677
- https://openalex.org/W2092783306
- https://openalex.org/W2095330042
- https://openalex.org/W2095415951
- https://openalex.org/W2097382368
- https://openalex.org/W2097497540
- https://openalex.org/W2097977090
- https://openalex.org/W2101671848
- https://openalex.org/W2101846955
- https://openalex.org/W2101921785
- https://openalex.org/W2110335151
- https://openalex.org/W2112662238
- https://openalex.org/W2115031948
- https://openalex.org/W2115318497
- https://openalex.org/W2118590328
- https://openalex.org/W2119902215
- https://openalex.org/W2120611093
- https://openalex.org/W2133585817
- https://openalex.org/W2137766075
- https://openalex.org/W2138068499
- https://openalex.org/W2138096383
- https://openalex.org/W2141649206
- https://openalex.org/W2142635246
- https://openalex.org/W2146058063
- https://openalex.org/W2146243941
- https://openalex.org/W2149560192
- https://openalex.org/W2150862512
- https://openalex.org/W2155622507
- https://openalex.org/W2158216739
- https://openalex.org/W2160073880
- https://openalex.org/W2169038202
- https://openalex.org/W2170967182
- https://openalex.org/W2275751129
- https://openalex.org/W3047398590
- https://openalex.org/W3217097258
- https://openalex.org/W6013967
- https://openalex.org/W645715512