Hydrophobicity-Driven Increases in Editing in Mitochondrial mRNAs during the Evolution of Kinetoplastids
Creators
- 1. National University of Salta
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
Kinetoplastids are a diverse group of flagellates which exhibit editing by insertion/deletion of Us in the mitochondrial mRNAs. Some mRNAs require editing to build most of their coding sequences, a process known as pan-editing. Evidence suggests that pan-editing is an ancestral feature in kinetoplastids. Here, we investigate how the transition from nonedited to pan-edited states occurred. The mitochondrial mRNAs and protein sequences from nine kinetoplastids and related groups (diplonemids, euglenids, and jakobids) were analyzed. RNA editing increased protein hydrophobicity to extreme values by introducing Us in the second codon position, despite the absence of editing preferences related to codon position. In addition, hydrophobicity was maintained by purifying selection in species that lost editing by retroposition of the fully edited mRNA. Only a few hydrophobic to hydrophilic amino acid changes were inferred for such species. In the protein secondary structure, these changes occurred spatially close to other hydrophilic residues. The analysis of coevolving sites showed that multiple changes are required together for hydrophobicity to be lost, which suggest the proteins are locked into extended hydrophobicity. Finally, an analysis of the NAD7 protein-protein interactions showed they can also influence hydrophobicity increase in the protein and where editing can occur in the mRNA. In conclusion, our results suggest that protein hydrophobicity has influenced editing site selection and how editing expanded in mRNAs. In effect, the hydrophobicity increase was entrenched by a neutral ratchet moved by a mutational pressure to introduce Us, thus helping to explain both RNA editing increase and, possibly, persistence.
Translated Descriptions
Translated Description (Arabic)
الكينيتوبلاستيدات هي مجموعة متنوعة من السوطيات التي تظهر التحرير عن طريق إدخال/حذف نحن في الحمض النووي الريبوزي المرسال للميتوكوندريا. تتطلب بعض الحمض النووي الريبوزي المرسال التعديل لإنشاء معظم تسلسلات الترميز الخاصة بها، وهي عملية تعرف باسم التحرير الشامل. تشير الدلائل إلى أن التحرير الشامل هو سمة من سمات الأسلاف في الحركية. هنا، نحقق في كيفية حدوث الانتقال من الدول غير المحررة إلى الدول المحررة بالكامل. تم تحليل الحمض النووي الريبوزي المرسال (mRNAs) للميتوكوندريا وتسلسلات البروتين من تسعة حركيات بلاستيدية ومجموعات ذات صلة (diplonemids، و euglenids، و jakobids). أدى تحرير الحمض النووي الريبي إلى زيادة كره البروتين للقيم المتطرفة من خلال إدخالنا في موضع الكودون الثاني، على الرغم من عدم وجود تفضيلات تحرير تتعلق بموضع الكودون. بالإضافة إلى ذلك، تم الحفاظ على كره الماء من خلال تنقية الانتقاء في الأنواع التي فقدت التحرير عن طريق الوضع الرجعي للحمض النووي الريبوزي المرسال المعدل بالكامل. تم استنتاج عدد قليل فقط من التغيرات في الأحماض الأمينية غير الآلفة للماء إلى الأحماض الأمينية الآلفة للماء لمثل هذه الأنواع. في البنية الثانوية للبروتين، حدثت هذه التغييرات بالقرب من البقايا المائية الأخرى. أظهر تحليل مواقع التطور المشترك أن هناك حاجة إلى تغييرات متعددة معًا لفقدان كره الماء، مما يشير إلى أن البروتينات مقفلة في كره الماء الممتد. أخيرًا، أظهر تحليل لتفاعلات البروتين والبروتين NAD7 أنها يمكن أن تؤثر أيضًا على زيادة كره الماء في البروتين وحيث يمكن أن يحدث التحرير في الحمض النووي الريبوزي المرسال. في الختام، تشير نتائجنا إلى أن كره البروتين قد أثر على اختيار موقع التحرير وكيف توسع التحرير في الحمض النووي الريبوزي المرسال. في الواقع، تم ترسيخ زيادة كره الماء من خلال سقاطة محايدة تحركت بضغط طفري لتعريفنا، مما يساعد على تفسير كل من زيادة تحرير الحمض النووي الريبي وربما الثبات.Translated Description (French)
Les kinétoplastes sont un groupe diversifié de flagellés qui présentent une modification par insertion/suppression de Us dans les ARNm mitochondriaux. Certains ARNm nécessitent une édition pour construire la plupart de leurs séquences de codage, un processus connu sous le nom d'édition panoramique. Les preuves suggèrent que la panédition est une caractéristique ancestrale des kinétoplastes. Ici, nous étudions comment la transition des états non édités aux états panédités s'est produite. Les ARNm mitochondriaux et les séquences protéiques de neuf kinétoplastes et groupes apparentés (diplonémides, euglènes et jakobidés) ont été analysés. L'édition de l'ARN a augmenté l'hydrophobicité des protéines à des valeurs extrêmes en nous introduisant dans la deuxième position du codon, malgré l'absence de préférences d'édition liées à la position du codon. De plus, l'hydrophobicité a été maintenue en purifiant la sélection chez les espèces qui ont perdu l'édition par rétroposition de l'ARNm entièrement édité. Seuls quelques changements d'acides aminés hydrophobes à hydrophiles ont été déduits pour ces espèces. Dans la structure secondaire de la protéine, ces changements se sont produits spatialement à proximité d'autres résidus hydrophiles. L'analyse des sites de coévolution a montré que de multiples changements sont nécessaires ensemble pour que l'hydrophobicité soit perdue, ce qui suggère que les protéines sont enfermées dans une hydrophobicité prolongée. Enfin, une analyse des interactions protéine-protéine NAD7 a montré qu'elles peuvent également influencer l'augmentation de l'hydrophobicité de la protéine et où l'édition peut se produire dans l'ARNm. En conclusion, nos résultats suggèrent que l'hydrophobicité des protéines a influencé la sélection des sites d'édition et l'expansion de l'édition dans les ARNm. En effet, l'augmentation de l'hydrophobicité a été enracinée par un cliquet neutre déplacé par une pression mutationnelle pour nous introduire, contribuant ainsi à expliquer à la fois l'augmentation de l'édition de l'ARN et, éventuellement, la persistance.Translated Description (Spanish)
Los cinetoplástidos son un grupo diverso de flagelados que exhiben edición por inserción/deleción de Us en los ARNm mitocondriales. Algunos ARNm requieren edición para construir la mayoría de sus secuencias de codificación, un proceso conocido como pan-edición. La evidencia sugiere que la panedición es una característica ancestral en los cinetoplástidos. Aquí, investigamos cómo se produjo la transición de estados no editados a paneditados. Se analizaron los ARNm mitocondriales y las secuencias de proteínas de nueve cinetoplástidos y grupos relacionados (diplonémidos, euglénidos y jakóbidos). La edición de ARN aumentó la hidrofobicidad de la proteína a valores extremos al introducirnos en la posición del segundo codón, a pesar de la ausencia de preferencias de edición relacionadas con la posición del codón. Además, la hidrofobicidad se mantuvo purificando la selección en especies que perdieron la edición por retroposición del ARNm completamente editado. Solo se infirieron unos pocos cambios de aminoácidos hidrófobos a hidrófilos para dichas especies. En la estructura secundaria de la proteína, estos cambios ocurrieron espacialmente cerca de otros residuos hidrófilos. El análisis de los sitios de coevolución mostró que se requieren múltiples cambios juntos para que se pierda la hidrofobicidad, lo que sugiere que las proteínas están bloqueadas en una hidrofobicidad extendida. Finalmente, un análisis de las interacciones proteína-proteína de NAD7 mostró que también pueden influir en el aumento de la hidrofobicidad en la proteína y donde se puede producir la edición en el ARNm. En conclusión, nuestros resultados sugieren que la hidrofobicidad de las proteínas ha influido en la selección del sitio de edición y en cómo la edición se expandió en los ARNm. En efecto, el aumento de la hidrofobicidad estaba arraigado por un trinquete neutro movido por una presión mutacional para introducirnos, lo que ayuda a explicar tanto el aumento de la edición del ARN como, posiblemente, la persistencia.Files
msad081.pdf.pdf
Files
(93 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b0d506893d4802090edf1644f5f082cd
|
93 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الزيادات الناجمة عن كراهية الماء في التحرير في mRNAs الميتوكوندريا أثناء تطور الكينيتوبلاستيدات
- Translated title (French)
- Augmentations de l'édition des ARNm mitochondriaux induites par l'hydrophobie au cours de l'évolution des kinétoplastes
- Translated title (Spanish)
- Aumentos impulsados por la hidrofobicidad en la edición de ARNm mitocondriales durante la evolución de los cinetoplástidos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4362722485
- DOI
- 10.1093/molbev/msad081
References
- https://openalex.org/W1515021385
- https://openalex.org/W1600203421
- https://openalex.org/W1672099863
- https://openalex.org/W1844304435
- https://openalex.org/W1972961211
- https://openalex.org/W1973423766
- https://openalex.org/W1975304761
- https://openalex.org/W1976011588
- https://openalex.org/W1982000482
- https://openalex.org/W1986912398
- https://openalex.org/W1995211200
- https://openalex.org/W2000775841
- https://openalex.org/W2010555259
- https://openalex.org/W2014469969
- https://openalex.org/W2017095627
- https://openalex.org/W2021556610
- https://openalex.org/W2023728274
- https://openalex.org/W2040574644
- https://openalex.org/W2054706077
- https://openalex.org/W2067003022
- https://openalex.org/W2070787137
- https://openalex.org/W2084211101
- https://openalex.org/W2093176106
- https://openalex.org/W2098749993
- https://openalex.org/W2121513515
- https://openalex.org/W2124256902
- https://openalex.org/W2125022522
- https://openalex.org/W2129267739
- https://openalex.org/W2136847298
- https://openalex.org/W2146733597
- https://openalex.org/W2149876974
- https://openalex.org/W2153641622
- https://openalex.org/W2156035996
- https://openalex.org/W2168812312
- https://openalex.org/W2173838437
- https://openalex.org/W2202725594
- https://openalex.org/W2311203695
- https://openalex.org/W2320686770
- https://openalex.org/W2488347478
- https://openalex.org/W2558859241
- https://openalex.org/W2781938185
- https://openalex.org/W2809105943
- https://openalex.org/W2895072525
- https://openalex.org/W2897212621
- https://openalex.org/W2897343126
- https://openalex.org/W2973080215
- https://openalex.org/W2981821029
- https://openalex.org/W3014879929
- https://openalex.org/W3083406432
- https://openalex.org/W3101146813
- https://openalex.org/W3111146891
- https://openalex.org/W3166150410
- https://openalex.org/W3173595849
- https://openalex.org/W3186179742
- https://openalex.org/W4210968583