Volume 41, Issue 10, October 2024

Widespread Adaptive Introgression of Major Histocompatibility Complex Genes across Vertebrate Hybrid Zones

T Gaczorek and others

Molecular Biology and Evolution, Volume 41, Issue 10, October 2024, msae201, https://doi.org/10.1093/molbev/msae201

种间渗入是适应性显著性新变异的潜在重要来源。尽管适应性渗入的多个案例有据可查，但缺乏对其目标和机制的更广泛概括。多等位基因平衡选择，特别是当通过罕见的等位基因优势起作用时，是一种预期有利于适应性渗入的进化机制。这是因为渗入的等位基因可能会立即赋予选择性优势，即使面临强大的渗入基因组障碍，也能促进它们在受体物种中的建立。脊椎动物主要组织相容性复合体基因是长期多等位基因平衡选择的公认靶标，因此预计会有广泛的适应性主要组织相容性复合体渗入。在这里，我们使用来自鱼类、两栖动物、鳞状动物、海龟、鸟类和处于物种形成晚期哺乳动物形成的 29 个混合区的数据来评估这一假设。与全基因组渗入相比，使用三种互补统计方法测试了更广泛的主要组织相容性复合体渗入的关键预测。我们发现了主要组织相容性复合体基因广泛适应性渗袭的证据，提供了适应性渗入过程与潜在机制之间的联系。我们的工作将主要组织相容性复合体渗入确定为一种一般机制，通过该机制，物种可以获得新的，并可能恢复以前丢失的变异，从而增强对病原体的防御并增加适应潜力。

Toxin-Antitoxin Systems Reflect Community Interactions Through Horizontal Gene Transfer

Jonathan H Bethke and others

Molecular Biology and Evolution, Volume 41, Issue 10, October 2024, msae206, https://doi.org/10.1093/molbev/msae206

通过水平基因转移 （HGT） 进行的细菌进化反映了它们的群落相互作用。通过这种方式，HGT 网络在绘制群落互动方面做得很好，但对控制它们几乎没有帮助——这是将合成菌株转化为自然环境的重要一步。毒素-抗毒素 （TA） 系统是无处不在的多样化选择媒介;但是，它们的实用性受到它们在 hosts 中的不稳定分布的限制。在这里，我们研究了 TA 的异质分布作为其迁移率的结果。通过在 10,000 个质粒网络中系统地定位 TA 系统，我们发现 HGT 群落具有独特且可预测的 TA 特征。我们认为这些 TA 特征源于质粒竞争，并具有进一步信号质粒、宿主和噬菌体相互作用程度的潜力。为了强调这些关系，我们构建了一个仅基于 TA 相似性的 HGT 网络，在细菌群落的更广泛背景下构建特定的选择标记。这项工作既阐明了 TA 系统的演变，又解锁了一个通过 TA 兼容性纵社区互动的通用框架。

Functional Optimization in Distinct Tissues and Conditions Constrains the Rate of Protein Evolution

Dinara R Usmanova and others

Molecular Biology and Evolution, Volume 41, Issue 10, October 2024, msae200, https://doi.org/10.1093/molbev/msae200

了解蛋白质进化的主要决定因素是生物学的一个基本挑战。尽管进行了数十年的积极研究，但目前尚不清楚细胞蛋白质进化速率巨大变化背后的分子和细胞机制。目前还不清楚如何在多细胞物种的背景下优化蛋白质分子功能，以及为什么许多蛋白质（如酶）的平均效率仅为中等。我们对基因组学和功能数据集的分析揭示了在多种生物体中，蛋白质分子功能的最佳性与蛋白质进化速率之间存在很强的反比关系。此外，我们发现高表达蛋白质往往在功能上得到更多的优化。这些结果表明，细胞表达成本导致丰度蛋白质出现更明显的功能优化，并且维持高水平的功能最优性的纯化选择会显着减慢蛋白质进化。我们观察到，在多细胞物种中，蛋白质进化的速率和蛋白质功能效率的程度主要受几种不同细胞类型和组织中的表达的影响，特别是，在动物中突触过程上调的发达神经元中，以及在植物中年轻和快速生长的组织中。总体而言，我们的分析揭示了来自分子、细胞和物种生物组织水平的各种限制如何共同影响蛋白质进化的速率和蛋白质功能适应的水平。