Funktionale Divergenz von duplizierten Genen, die durch Polyploidie während der Evolution von Arabidopsis entstanden sind

Um die evolutionären Auswirkungen von Polyploidie auf die Pflanzen-Genfunktionen zu untersuchen, analysierten wir funktionelle Genomikdaten für eine große Anzahl von duplizierten Genpaaren, die durch alte Polyploidie-Ereignisse in Arabidopsis thaliana gebildet wurden. Die in Duplikat erhaltenen Gene sind nicht gleichmäßig unter den Kategorien von Gene Ontology oder dem Münchener Informationszentrum für Proteinsequenzen verteilt, was auf einen nicht-zufälligen Prozess des Genverlusts hindeutet. Gene, die an der Signaltransduktion und Transkription beteiligt sind, wurden bevorzugt beibehalten, während die an der DNA-Reparatur beteiligten Gene bevorzugt verloren gingen. Obwohl die beiden Mitglieder jedes Genpaares ursprünglich identische Transkriptionsprofile gehabt haben müssen, behalten weniger als die Hälfte der Paare, die durch das jüngste Polyploidie-Ereignis gebildet wurden, noch signifikant korrelierte Profile. Wir identifizierten mehrere Fälle, in denen Gruppen von duplizierten Genpaaren gemeinsam divergiert sind, und zwei parallele Netzwerke gebildet haben, von denen jedes ein Mitglied jedes Genpaares enthält. In diesen Fällen ist der Ausdruck jedes Gens stark mit den anderen nicht-homologen Genen in seinem Netzwerk korreliert, aber nur schwach korreliert mit seinem Paralogen im anderen Netzwerk. Wir stellen auch fest, dass die Rate der evolutionären Veränderung der Proteinsequenz in mehr als 20 % der Duplikatpaare signifikant asymmetrisch war. Zusammen deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die funktionale Diversifizierung der überlebenden duplizierten Gene ein wichtiges Merkmal der langfristigen Evolution von Polyploiden ist.