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The fitness cost of mis-splicing is the main determinant of alternative splicing patterns

Authors :
Alexandra Popa
Corinne Blugeon
Eric Meyer
Laurent Duret
Anamaria Necsulea
Baptiste Saudemont
Vincent Rocher
Joanna L. Parmley
Institut de biologie de l'ENS Paris (UMR 8197/1024) (IBENS)
Département de Biologie - ENS Paris
École normale supérieure - Paris (ENS Paris)
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An algorithmic view on genomes, cells, and environments (BAMBOO)
Inria Grenoble - Rhône-Alpes
Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
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Bioinformatique, phylogénie et génomique évolutive (BPGE)
Département PEGASE [LBBE] (PEGASE)
Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive - UMR 5558 (LBBE)
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Institut de biologie de l'ENS Paris (IBENS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Département de Biologie - ENS Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
École normale supérieure - Paris (ENS-PSL)
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GenomiqueENS (Genomique ENS)
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Gouy, Manolo
Source :
Genome Biology, Genome Biology, BioMed Central, 2017, 18 (1), ⟨10.1186/s13059-017-1344-6⟩, Genome Biology, Vol 18, Iss 1, Pp 1-15 (2017), Genome Biology, 2017, 18 (1), ⟨10.1186/s13059-017-1344-6⟩
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

Background Most eukaryotic genes are subject to alternative splicing (AS), which may contribute to the production of protein variants or to the regulation of gene expression via nonsense-mediated messenger RNA (mRNA) decay (NMD). However, a fraction of splice variants might correspond to spurious transcripts and the question of the relative proportion of splicing errors to functional splice variants remains highly debated. Results We propose a test to quantify the fraction of AS events corresponding to errors. This test is based on the fact that the fitness cost of splicing errors increases with the number of introns in a gene and with expression level. We analyzed the transcriptome of the intron-rich eukaryote Paramecium tetraurelia. We show that in both normal and in NMD-deficient cells, AS rates strongly decrease with increasing expression level and with increasing number of introns. This relationship is observed for AS events that are detectable by NMD as well as for those that are not, which invalidates the hypothesis of a link with the regulation of gene expression. Our results show that in genes with a median expression level, 92–98% of observed splice variants correspond to errors. We observed the same patterns in human transcriptomes and we further show that AS rates correlate with the fitness cost of splicing errors. Conclusions These observations indicate that genes under weaker selective pressure accumulate more maladaptive substitutions and are more prone to splicing errors. Thus, to a large extent, patterns of gene expression variants simply reflect the balance between selection, mutation, and drift. Electronic supplementary material The online version of this article (doi:10.1186/s13059-017-1344-6) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Details

Language :
English
ISSN :
14656906 and 1474760X
Database :
OpenAIRE
Journal :
Genome Biology, Genome Biology, BioMed Central, 2017, 18 (1), ⟨10.1186/s13059-017-1344-6⟩, Genome Biology, Vol 18, Iss 1, Pp 1-15 (2017), Genome Biology, 2017, 18 (1), ⟨10.1186/s13059-017-1344-6⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....3df469652da32210d353dcb536f5e508
Full Text :
https://doi.org/10.1186/s13059-017-1344-6⟩