IngentaConnect The recent evolution of a pseudogene: diversity and divergence of...

Abstract:

In this study we examined the evolution of the genes for three organelle-localized small heat shock proteins in Arabidopsis thaliana: the chloroplast-localized (CP) protein HSP21 and two mitochondria-localized (MT) proteins, HSP23.5 and HSP23.6. We found that the CP protein and one of the MT proteins, HSP23.6, are evolving under purifying selection to maintain function. In contrast, the gene for HSP23.5, the other MT protein, is highly variable within A. thaliana, and in some accessions or ecotypes this gene may be a pseudogene. HSP23.5 and HSP23.6 are related via a segmental duplication event, and the presence of orthologs of each gene in other species within the Brassicaceae indicates that the duplication generating HSP23.5 and HSP23.6 may have occurred as much as 20 million years ago. This is considerably longer than the 4 million year half-life of gene duplicates (functional genes as well as pseudogenes) reported by some studies. Our results are consistent with the prediction that after gene duplication one gene duplicate can be maintained for some time under relaxed selection while it accumulates random mutations. By capturing a pseudogene in the making our study provides important information on how pseudogenes are formed.

Dans ce travail, les auteurs ont examiné l'évolution des gènes codant pour trois petites protéines de choc thermique localisées dans les organites chez Arabidopsis thaliana, soit la protéine chloroplastique HSP21 et deux protéines mitochondriales, HSP23.5 et HSP23.6. Il a été trouvé que la protéine chloroplastique et l'une des protéines mitochondriales, HSP23.6, étaient sous l'effet d'une sélection purificatrice pour maintenir leur fonction. Par contre, le gène codant pour HSP23.5, l'autre protéine mitochondriale, était très variable chez A. thaliana et, chez certaines accessions ou écotypes, ce gène est possiblement un pseudogène. Les gènes HSP23.5 et HSP23.6 sont présents sur un segment d'ADN dupliqué et il existe des orthologues de ces deux gènes chez d'autres brassicacées, ce qui indique que la duplication ayant donné naissance à HSP23.5 et HSP23.6 pourrait remonter jusqu'à 20 millions d'années. Cela est beaucoup plus que la demi-vie de 4 millions d'années qui a été rapportée dans certains travaux sur des gènes dupliqués (tant des gènes fonctionnels que des pseudogènes). Les résultats de ce travail sont en accord avec la prédiction selon laquelle, suite à une duplication génique, une copie est maintenue pendant un certain temps, sous faible sélection, période pendant laquelle s'accumulent des mutations aléatoires. En capturant un pseudogène en devenir, cette étude apporte une information importante sur la genèse des pseudogènes.

The recent evolution of a pseudogene: diversity and divergence of a mitochondria-localized small heat shock protein in Arabidopsis thaliana