適応性タンパク質の進化は、アミノ酸レベルで大きなまたは小さなステップで進行しますか？

進化生物学における長年の疑問は、適応プロセスに対する大小の効果変異の相対的な寄与です。マクドナルド・クライトマン型アプローチといくつかのショウジョウバエ種のゲノム全体のデータを使用して、1つの変異ステップで分離されたアミノ酸のすべてのペア間の適応進化の速度を推定することにより、この質問をタンパク質で調査しました。適応進化の速度は、より類似したアミノ酸の中で最も高いことがわかります。これは、適応性のある突然変異の割合がより類似したアミノ酸の間で高いという事実に一部起因しています。また、アミノ酸間の中性進化の速度は、より類似したアミノ酸の間で高いことがわかります。全体的に、我々の結果は、タンパク質の適応的および非適応進化の両方が、同様のアミノ酸間の置換によって支配されていることを示唆しています。

A long-standing question in evolutionary biology is the relative contribution of large and small effect mutations to the adaptive process. We have investigated this question in proteins by estimating the rate of adaptive evolution between all pairs of amino acids separated by one mutational step using a McDonald-Kreitman type approach and genome-wide data from several Drosophila species. We find that the rate of adaptive evolution is highest among amino acids that are more similar. This is partly due to the fact that the proportion of mutations that are adaptive is higher among more similar amino acids. We also find that the rate of neutral evolution between amino acids is higher among more similar amino acids. Overall our results suggest that both the adaptive and nonadaptive evolution of proteins are dominated by substitutions between similar amino acids.