Détection, histoire évolutive et relations structure - fonction des gènes orphelins chez les bioagresseurs des plantes.

Detection, evolutionary history and structure-function relationships of orphan genes in plant pests

• Auteur / Autrice : Ercan Seckin
• Direction : Etienne Danchin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie des Interactions et Ecologie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Sophia Agrobiotech (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Genomics & Adaptive Molecular Evolution

Mots clés

Mots clés libres

Gènes orphelins

Emergence de novo

Homologie

Orphan genes

De novo gene birth

Homology

Résumé

L'analyse comparative de génomes a révélé que dans différentes espèces, 20-30% des gènes n'avaient pas d'homologues identifiables dans le reste du vivant. Ainsi, ces gènes sont dits “orphelins”. Le peu de génomes disponibles pouvait expliquer le manque d'homologues trouvés dans les bases de données il y a quelques années. Aujourd'hui, avec l'explosion du nombre de génomes assemblés et annotés disponibles, cet argument ne tient plus. D'un point de vue évolutif, il est donc important de comprendre l'origine et le devenir des gènes orphelins dans les génomes. En effet, ceux-ci semblent avoir fortement contribué à la formidable diversité de gènes, de protéines, de structures et de fonctions présente aujourd'hui et dérivée du dernier ancêtre commun universel au jeu de gènes initial probablement réduit. Deux principales hypothèses non mutuellement exclusives ont été avancées pour expliquer l'existence de gènes orphelins: (i) de fortes divergence à partir d'un gène pré-existant empêchant d'identifier des relations d'homologie et (ii) l'émergence de gènes de novo à partir de régions initialement non géniques dans les génomes. Ces hypothèses sur l'origine des gènes orphelins n'ont pour le moment que peu été testées à l'échelle d'un génome complet et jamais à ce jour sur des espèces d'intérêt agronomique. Au-delà de l'intérêt purement évolutif, la contribution des gènes orphelins aux fonctions biologiques des organismes reste peu connue. En effet, la plupart des informations disponibles proviennent de l'étude fonctionnelle de gènes qui se sont a posteriori révélés orphelins et non issus de recherches systématiques de ce type de gènes. Ces études ont cependant déjà souligné que les protéines orphelines peuvent jouer des fonctions primordiales dans la biologie des espèces.

Comparative analysis of genomes has revealed that in different species, 20-30% of genes have no identifiable homologs in the rest of life. Thus, these genes are called “orphans”. The few genomes available could explain the lack of homologs found in databases a few years ago. Today, with the explosion in the number of assembled and annotated genomes available, this argument no longer holds. From an evolutionary point of view, it is therefore important to understand the origin and fate of orphan genes in genomes. Indeed, these seem to have contributed greatly to the tremendous diversity of genes, proteins, structures and functions present today and derived from the last universal common ancestor with the probably reduced initial gene set. Two main non-mutually exclusive hypotheses have been put forward to explain the existence of orphan genes: (i) strong divergence from a pre-existing gene preventing the identification of homology relationships and (ii) the emergence of de novo genes from originally non-genic regions in genomes. These hypotheses on the origin of orphan genes have so far been little tested on the scale of a complete genome and never to date on species of agronomic interest. Beyond the purely evolutionary interest , the contribution of orphan genes to the biological functions of organisms remains little known. In fact, most of the information available comes from the functional study of genes which have subsequently turned out to be orphans and not the result of systematic searches for this type of gene. However, these studies have already highlighted that orphan proteins can play essential functions in the biology of species.