Descripción del proyecto
Estudios sobre la ruta de síntesis de las betalaínas dilucidan la evolución de la complejidad molecular
Estudiar la evolución convergente puede ayudar a los científicos a comprender mejor la base genética de la aparición repetida y la optimización de una ruta metabólica. Por ejemplo, la enzima central de la ruta de las betalaínas, 4,5-DOPA dioxigenasa estradiol (DODA), ha evolucionado cuatro veces por duplicación genética y neofuncionalización. El proyecto ConvergentDODA, financiado con fondos europeos, explicará la base molecular subyacente a la evolución repetida de la actividad de la dioxigenasa L-DOPA y determinará las trayectorias evolutivas moleculares de diferentes perfiles enzimáticos y catalíticos en distintos orígenes de la síntesis de las betalaínas. Mediante la investigación de la base molecular de la evolución convergente de una actividad elevada de la DODA, el proyecto abordará cuestiones clave en la biología evolutiva, como los roles correspondientes de la evolución paralela, la epistasia, las restricciones adaptativas y la contingencia.
Objetivo
As sessile organisms, plants have evolved a diverse array of specialized metabolites to respond to their environments. Specialised metabolites are frequently restricted to particular plant lineages, such as the specialised betalain pigments, which are unique to the flowering plant order Caryophyllales - betalains will be familiar as the colour of beetroot. However there are also striking examples of convergent evolution, with the same specialized metabolites emerging independently in different lineages. The host laboratory has recently shown that the betalain biosynthesis pathway has evolved multiple times within Caryophyllales. Underpinning four convergent origins of betalain pigmentation, the central enzyme in the betalain pathway, 4,5-DOPA-extradiol -dioxygenase (DODA), has evolved four times via gene duplication and neofunctionalization. Preliminary data indicate that DODA enzymes from different origins have distinct kinetic profiles, of significance to biotechnology. In the proposed research, I will elucidate the molecular basis underlying the repeated evolution of L-DOPA dioxygenase activity, and resolve the molecular evolutionary trajectories underlying different enzymatic catalytic profiles across different origins of betalain synthesis. Convergent evolution provides a natural experiment in understanding the genetic basis of repeated emergence and optimization of a metabolic pathway. In exploring the molecular basis of the convergent evolution of high DODA activity, I expect to address many central questions in evolutionary biology, including the respective roles of parallel evolution, epistasis, adaptive constraint, and contingency, in the evolution of molecular complexity.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinador
CB2 1TN Cambridge
Reino Unido