Évolution du repliement de type désaminase et origines multiples des désaminases d'acides nucléiques d'édition et mutagènes eucaryotes à partir de systèmes de toxines bactériennes

Le repliement de type désaminase comprend, en plus des désaminases d'acides nucléiques/nucléotides, plusieurs domaines catalytiques tels que le domaine JAB, ainsi que d'autres impliqués dans le métabolisme des nucléotides et de l'ADP-ribose. À l'aide de méthodes sensibles de comparaison de séquences et de structures, nous développons une classification naturelle complète du repliement de type désaminase et montrons que sa version ancestrale agissait probablement sur des nucléotides ou des acides nucléiques. Par conséquent, nous apportons des preuves qu'un groupe spécifique de domaines JAB est susceptible de posséder une fonction de réparation de l'ADN, distincte de l'activité peptidase désubiquitinante précédemment connue. Nous avons également identifié de nombreux clades de désaminases d'acides nucléiques jusqu'alors inconnus. À partir d'inférences basées sur des informations contextuelles, nous suggérons que la plupart de ces clades sont des domaines de toxines appartenant à deux classes distinctes de systèmes de toxines bactériennes, à savoir les toxines polymorphes impliquées dans la compétition intersouches bactérienne et celles qui ciblent des cellules phylogénétiquement éloignées. Les informations relatives au contexte génomique suggèrent que ces toxines pourraient être délivrées via divers systèmes de sécrétion, tels que les systèmes de type V, de type VI, PVC et un nouveau mécanisme dépendant d'une peptidase intramembranaire de type PrsW. Nous proposons que certaines toxines désaminases puissent être déployées par divers agents pathogènes extracellulaires et intracellulaires, ainsi que par des endosymbiotes, en tant qu'effecteurs ciblant les acides nucléiques des cellules hôtes. Notre analyse suggère que ces désaminases de toxines ont été acquises par les eucaryotes à plusieurs reprises de manière indépendante et recrutées comme modificateurs d'ARN organellaires ou nucléocytoplasmiques, agissant sur les ARNt, les ARNm et les courts ARN non codants, ainsi que comme mutateurs de gènes hypervariables, de virus et d'éléments égoïstes. Ce scénario explique potentiellement l'origine des désaminases mutagènes de type AID/APOBEC, y compris de nouvelles versions issues de Caenorhabditis, Nematostella et diverses algues, ainsi qu'une vaste classe de désaminases fongiques à évolution rapide. Ces observations élargissent considérablement la distribution des processus mutagènes potentiels non identifiés catalysés par les désaminases d'acides nucléiques.