Yerba mate (Ilex paraguariensis) genome provides new insights into convergent evolution of caffeine biosynthesis
Rattachement africain : de, us, ar, br. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.
Le résumé fourni par la source
Yerba mate (YM, Ilex paraguariensis ) is an economically important crop marketed for the elaboration of mate, the third-most widely consumed caffeine-containing infusion worldwide. Here, we report the first genome assembly of this species, which has a total length of 1.06 Gb and contains 53,390 protein-coding genes. Comparative analyses revealed that the large YM genome size is partly due to a whole-genome duplication (Ip-α) during the early evolutionary history of Ilex , in addition to the hexaploidization event (γ) shared by core eudicots. Characterization of the genome allowed us to clone the genes encoding methyltransferase enzymes that catalyse multiple reactions required for caffeine production. To our surprise, this species has converged upon a different biochemical pathway compared to that of coffee and tea. In order to gain insight into the structural basis for the convergent enzyme activities, we obtained a crystal structure for the terminal enzyme in the pathway that forms caffeine. The structure reveals that convergent solutions have evolved for substrate positioning because different amino acid residues facilitate a different substrate orientation such that efficient methylation occurs in the independently evolved enzymes in YM and coffee. While our results show phylogenomic constraint limits the genes coopted for convergence of caffeine biosynthesis, the X-ray diffraction data suggest structural constraints are minimal for the convergent evolution of individual reactions.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Yerba mate (Ilex paraguariensis) genome provides new insights into convergent evolution of caffeine biosynthesis
- Date Crossref
- 08/01/2025
- Éditeur
- eLife Sciences Publications, Ltd
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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European Molecular Biology Laboratory pays non établi dans la noticeOrganisme public
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University of Illinois Urbana-Champaign pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Universidad de Buenos Aires pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Fundación Ciencias Exactas y Naturales pays non établi dans la noticeOrganisation à but non lucratif
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Vale Technological Institute pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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National University of the Northeast pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Plant (United States) pays non établi dans la noticeEntreprise
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University of California Department of Plant Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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National University of Misiones pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Instituto de Biología Subtropical pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Western Michigan University Department of Biological Sciences pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
European Molecular Biology Laboratory, University of Illinois Urbana-Champaign et Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, avec 9 autres affiliations.
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