Conservación y Divergencia de Genes en Plantas Verdes
Autores: Gan, Xiaolong; Chen, Zihua; Zhang, Liangsheng; Chang, Xiaojun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Conservación y Divergencia de Genes en Plantas Verdes
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Botánica
Palabras clave
Grupo polycomb
Potenciador de zeste
Genes
Evolución
Plantas verdes
Fabáceas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 9
Citaciones: Sin citaciones
Las proteínas del Grupo Polycomb (PcG), en particular los genes (Enhancer of Zeste), desempeñan roles esenciales en la represión transcripcional y la regulación del desarrollo. Para investigar su historia evolutiva, realizamos un análisis genómico comparativo exhaustivo de homólogos en plantas verdes. El análisis filogenético reveló que los genes están altamente conservados, ocurriendo predominantemente como copias únicas en algas verdes y plantas terrestres tempranas. Sin embargo, en las plantas con semillas, los homólogos divergieron en dos clados principales, probablemente originándose de una duplicación antigua que precedió a la diversificación de las plantas con semillas. Los análisis de dominios y motivos conservados mostraron que, aunque todas las proteínas E(z) contienen el dominio característico SET, ciertas líneas también albergan dominios CXC y SANT. Además, se observó una divergencia de motivos específica de linaje, lo que sugiere una diversificación funcional. En las angiospermas, duplicaciones adicionales moldearon el linaje: en Brassicaceae, los genes se dividieron en subclados, mientras que en Fabaceae, los genes divergieron en otros. Las comparaciones estructurales revelaron que tanto las proteínas de Brassicaceae como las de Fabaceae perdieron de forma independiente aproximadamente 200 aminoácidos en la región central, lo que indica modificaciones estructurales convergentes. El análisis evolutivo molecular mostró que los genes de Fabaceae están bajo selección purificadora, consistente con la retención de funciones ancestrales, mientras que los genes experimentaron una fuerte selección positiva, lo que implica innovación funcional. El perfil de expresión de los genes de soja apoyó aún más este escenario: se expresa ampliamente en todos los tejidos, mientras que la expresión está restringida al embrión en forma de corazón. Este patrón refleja a Arabidopsis, sugiriendo que Fabaceae puede haber evolucionado funciones génicas impresas críticas para el desarrollo de semillas. En conjunto, nuestros resultados destacan la conservación evolutiva de los genes en las plantas y revelan cómo la duplicación de genes y la divergencia específica de linaje han impulsado la especialización funcional, particularmente en Fabaceae.
Descripción
Las proteínas del Grupo Polycomb (PcG), en particular los genes (Enhancer of Zeste), desempeñan roles esenciales en la represión transcripcional y la regulación del desarrollo. Para investigar su historia evolutiva, realizamos un análisis genómico comparativo exhaustivo de homólogos en plantas verdes. El análisis filogenético reveló que los genes están altamente conservados, ocurriendo predominantemente como copias únicas en algas verdes y plantas terrestres tempranas. Sin embargo, en las plantas con semillas, los homólogos divergieron en dos clados principales, probablemente originándose de una duplicación antigua que precedió a la diversificación de las plantas con semillas. Los análisis de dominios y motivos conservados mostraron que, aunque todas las proteínas E(z) contienen el dominio característico SET, ciertas líneas también albergan dominios CXC y SANT. Además, se observó una divergencia de motivos específica de linaje, lo que sugiere una diversificación funcional. En las angiospermas, duplicaciones adicionales moldearon el linaje: en Brassicaceae, los genes se dividieron en subclados, mientras que en Fabaceae, los genes divergieron en otros. Las comparaciones estructurales revelaron que tanto las proteínas de Brassicaceae como las de Fabaceae perdieron de forma independiente aproximadamente 200 aminoácidos en la región central, lo que indica modificaciones estructurales convergentes. El análisis evolutivo molecular mostró que los genes de Fabaceae están bajo selección purificadora, consistente con la retención de funciones ancestrales, mientras que los genes experimentaron una fuerte selección positiva, lo que implica innovación funcional. El perfil de expresión de los genes de soja apoyó aún más este escenario: se expresa ampliamente en todos los tejidos, mientras que la expresión está restringida al embrión en forma de corazón. Este patrón refleja a Arabidopsis, sugiriendo que Fabaceae puede haber evolucionado funciones génicas impresas críticas para el desarrollo de semillas. En conjunto, nuestros resultados destacan la conservación evolutiva de los genes en las plantas y revelan cómo la duplicación de genes y la divergencia específica de linaje han impulsado la especialización funcional, particularmente en Fabaceae.