Экспериментальное исследование взаимодействий аминокислот из ортологичных последовательностей, формирующих сложный ландшафт приспособленности

Характеристика ландшафта приспособленности — представления о приспособленности для большого набора генотипов — имеет ключевое значение для понимания того, как генетическая информация интерпретируется и приводит к формированию функциональных организмов. В настоящей работе мы определили эволюционно значимый сегмент ландшафта приспособленности His3 — гена, кодирующего фермент пути синтеза гистидина, — сосредоточив внимание на комбинациях состояний аминокислот в ортологичных сайтах современных видов. Только 15% аминокислот, обнаруженных в ортологах His3 дрожжей, всегда были нейтральными, тогда как влияние остальных 85% на приспособленность зависело от генетического фона. Кроме того, в 67% сайтов аминокислотные замены демонстрировали знаковый эпистаз: в разных генетических фонах они оказывали как сильно положительное, так и сильно отрицательное влияние. В 46% сайтов наблюдался реципрокный знаковый эпистаз. Влияние аминокислотных замен на приспособленность определялось лишь немногими генетическими фонами, но включало взаимодействие множества сайтов, формируя шероховатый ландшафт приспособленности, в котором многие кратчайшие пути между генотипами с высокой приспособленностью недоступны.