Nature.com saytına daxil olduğunuz üçün təşəkkür edirik.İstifadə etdiyiniz brauzer versiyasında məhdud CSS dəstəyi var.Ən yaxşı təcrübə üçün sizə yenilənmiş brauzerdən istifadə etməyi tövsiyə edirik (və ya Internet Explorer-də Uyğunluq rejimini söndürün).Bu arada, davamlı dəstəyi təmin etmək üçün biz saytı üslub və JavaScript olmadan təqdim edəcəyik.
Mikrob parazitlərinin təkamülü parazitlərin yaxşılaşmasına səbəb olan təbii seçmə ilə parazitlərin genlərini itirməsinə və zərərli mutasiyaların toplanmasına səbəb olan genetik sürüşmə arasında əks təsirdən ibarətdir.Burada bu əks təsirin tək bir makromolekul miqyasında necə baş verdiyini anlamaq üçün təbiətdəki ən kiçik genomlardan birinə malik eukaryotik orqanizm olan Encephalitozoon cuniculi ribosomunun krio-EM strukturunu təsvir edirik.E. cuniculi ribosomlarında rRNT-nin həddindən artıq azalması, əvvəllər naməlum əridilmiş rRNT bağlayıcılarının və qabarıqsız rRNT-nin təkamülü kimi görünməmiş struktur dəyişiklikləri ilə müşayiət olunur.Bundan əlavə, E. cuniculi ribosomu rRNT fraqmentlərinin və zülalların itkisindən xilas olub, kiçik molekullardan deqradasiyaya uğramış rRNT fraqmentlərinin və zülalların struktur mimikası kimi istifadə etmək qabiliyyətini inkişaf etdirdi.Ümumilikdə, biz göstəririk ki, uzun müddətdir ki, azalmış, degenerasiyaya uğramış və zəiflədilmiş mutasiyalara məruz qalan molekulyar strukturlar, həddindən artıq molekulyar daralmalara baxmayaraq, onları aktiv saxlayan bir sıra kompensasiya mexanizmlərinə malikdir.
Mikrob parazitlərinin əksər qruplarının sahiblərini istismar etmək üçün unikal molekulyar alətləri olduğundan, biz tez-tez müxtəlif parazit qrupları üçün fərqli terapevtiklər hazırlamalı oluruq1,2.Bununla belə, yeni sübutlar parazitlərin təkamülünün bəzi aspektlərinin konvergent və əsasən proqnozlaşdırıla bilən olduğunu göstərir, bu da mikrob parazitlərində geniş terapevtik müdaxilələr üçün potensial əsası göstərir3,4,5,6,7,8,9.
Əvvəlki iş mikrob parazitlərində genomun azalması və ya genomun çürüməsi10,11,12,13 adlı ümumi təkamül meylini müəyyən etmişdir.Hazırkı tədqiqatlar göstərir ki, mikroorqanizmlər sərbəst həyat tərzindən imtina edərək hüceyrədaxili parazitlərə (və ya endosimbiontlara) çevrildikdə, onların genomları milyonlarla il ərzində yavaş, lakin heyrətamiz metamorfozalara məruz qalır9,11.Genomun çürüməsi kimi tanınan bir prosesdə mikrob parazitləri əvvəllər vacib olan bir çox geni psevdogenlərə çevirən zərərli mutasiyalar toplayır, bu da tədricən gen itkisinə və mutasiyaların çökməsinə səbəb olur14,15.Bu çökmə, yaxından əlaqəli sərbəst yaşayan növlərlə müqayisədə ən qədim hüceyrədaxili orqanizmlərdəki genlərin 95%-ni məhv edə bilər.Beləliklə, hüceyrədaxili parazitlərin təkamülü iki qarşı-qarşıya olan qüvvələr arasında çəkişmədir: parazitlərin təkmilləşməsinə səbəb olan Darvinist təbii seçmə və parazitləri unudulmuş genomun dağılması.Parazitin bu çəkişmədən necə çıxa bildiyi və molekulyar strukturunun fəaliyyətini necə saxladığı hələ aydın deyil.
Genomun çürüməsi mexanizmi tam başa düşülməsə də, bu, əsasən tez-tez genetik sürüşmə səbəbindən baş verir.Parazitlər kiçik, aseksual və genetik cəhətdən məhdud populyasiyalarda yaşadıqları üçün bəzən DNT replikasiyası zamanı baş verən zərərli mutasiyaları effektiv şəkildə aradan qaldıra bilmirlər.Bu, zərərli mutasiyaların geri dönməz şəkildə yığılmasına və parazit genomunun azalmasına səbəb olur.Nəticədə, parazit nəinki hüceyrədaxili mühitdə yaşaması üçün lazım olmayan genləri itirir.Parazit populyasiyalarının sporadik zərərli mutasiyaları effektiv şəkildə aradan qaldıra bilməməsi bu mutasiyaların bütün genomda, o cümlədən onların ən vacib genlərində toplanmasına səbəb olur.
Genomun azaldılması ilə bağlı indiki anlayışımızın çoxu yalnız ev təsərrüfatı funksiyalarını yerinə yetirən və potensial dərman hədəfləri kimi xidmət edən faktiki molekullardakı dəyişikliklərə daha az diqqət yetirməklə, yalnız genom ardıcıllığının müqayisəsinə əsaslanır.Müqayisəli tədqiqatlar göstərdi ki, zərərli hüceyrədaxili mikrob mutasiyalarının yükü zülalların və nuklein turşularının yanlış qatlanmasına və yığılmasına səbəb olur, bu da onları daha çox şaperondan asılı və istiliyə qarşı həssas edir19,20,21,22,23.Bundan əlavə, müxtəlif parazitlər (bəzən 2,5 milyard il müddətində ayrılan müstəqil təkamül) zülal sintezində5,6 və DNT təmir mexanizmlərində keyfiyyətə nəzarət mərkəzlərinin oxşar itkisi ilə üzləşmişlər24.Bununla belə, hüceyrədaxili həyat tərzinin hüceyrə makromolekullarının bütün digər xüsusiyyətlərinə, o cümlədən zərərli mutasiyaların artan yükünə molekulyar uyğunlaşmaya təsiri haqqında çox az şey məlumdur.
Bu işdə hüceyrədaxili mikroorqanizmlərin zülallarının və nuklein turşularının təkamülünü daha yaxşı başa düşmək üçün hüceyrədaxili parazit Encephalitozoon cuniculi-nin ribosomlarının strukturunu təyin etdik.E. cuniculi qeyri-adi kiçik eukaryotik genomlara malik olan parazitar mikrosporidiyalar qrupuna aid olan göbələkəbənzər orqanizmdir və buna görə də genomun çürüməsini öyrənmək üçün model orqanizmlər kimi istifadə olunur25,26,27,28,29,30.Bu yaxınlarda Microsporidia, Paranosema locustae və Vairimorpha necatrix31,32 (~3.2 Mb genom) orta dərəcədə azalmış genomları üçün krio-EM ribosom strukturu müəyyən edilmişdir.Bu strukturlar rRNT gücləndirilməsinin müəyyən itkisinin qonşu ribosom zülalları arasında yeni əlaqələrin inkişafı və ya yeni msL131,32 ribosom zülallarının alınması ilə kompensasiya olunduğunu göstərir.Ensefalitozoon növləri (genom ~2,5 milyon bp), ən yaxın qohumu Ordospora ilə birlikdə eukariotlarda genomun azaldılmasının son dərəcəsini nümayiş etdirirlər - onların 2000-dən az protein kodlaşdıran genləri var və onların ribosomlarının təkcə rRNT genişlənməsindən məhrum olması gözlənilmir. l ribosomlar) həmçinin E. cuniculi genomunda homoloqların olmaması səbəbindən dörd ribosom zülalına malikdir26,27,28.Beləliklə, biz E. cuniculi ribosomunun genomun çürüməsinə molekulyar uyğunlaşma üçün əvvəllər naməlum strategiyaları aşkar edə biləcəyi qənaətinə gəldik.
Krio-EM strukturumuz xarakterizə ediləcək ən kiçik eukaryotik sitoplazmik ribosomu təmsil edir və genomun azaldılmasının son dərəcəsinin hüceyrənin ayrılmaz hissəsi olan molekulyar mexanizmin strukturuna, yığılmasına və təkamülünə necə təsir etdiyi barədə fikir verir.E. cuniculi ribosomunun RNT qatlamasının və ribosomların yığılmasının geniş qorunan bir çox prinsiplərini pozduğunu aşkar etdik və yeni, əvvəllər naməlum olan ribosom zülalını kəşf etdik.Çox gözlənilmədən, biz mikrosporidiya ribosomlarının kiçik molekulları bağlamaq qabiliyyətinə malik olduğunu göstəririk və rRNT və zülallardakı kəsilmələrin son nəticədə ribosoma faydalı keyfiyyətlər qazandıra biləcək təkamül yeniliklərini tətiklədiyini fərz edirik.
Hüceyrədaxili orqanizmlərdə zülalların və nuklein turşularının təkamülü haqqında anlayışımızı yaxşılaşdırmaq üçün biz onların ribosomlarını təmizləmək və bu ribosomların strukturunu müəyyən etmək üçün yoluxmuş məməlilərin hüceyrələrinin kulturalarından E.cuniculi sporlarını təcrid etmək qərarına gəldik.Mikrosporidiyaları qida mühitində yetişdirmək mümkün olmadığı üçün çoxlu sayda parazitar mikrosporidiya əldə etmək çətindir.Bunun əvəzinə onlar yalnız ana hüceyrənin içərisində böyüyür və çoxalırlar.Buna görə də, ribosomların təmizlənməsi üçün E. cuniculi biokütləsini əldə etmək üçün biz məməlilərin böyrək hüceyrə xətti RK13-ü E. cuniculi sporları ilə yoluxdurduq və E. cuniculi-nin böyüməsinə və çoxalmasına imkan vermək üçün bu yoluxmuş hüceyrələri bir neçə həftə ərzində becərdik.Təxminən yarım kvadrat metrlik yoluxmuş hüceyrə monolayerindən istifadə edərək, təxminən 300 mq Microsporidia sporlarını təmizləyə və onlardan ribosomları təcrid etmək üçün istifadə edə bildik.Sonra təmizlənmiş sporları şüşə muncuqlarla pozduq və lizatların pilləli polietilen qlikol fraksiyasından istifadə edərək xam ribosomları təcrid etdik.Bu bizə struktur analizi üçün təxminən 300 µg xam E. cuniculi ribosomlarını əldə etməyə imkan verdi.
Daha sonra əldə edilən ribosom nümunələrindən istifadə edərək kriyo-EM şəkillərini topladıq və bu şəkilləri böyük ribosomal alt bölməyə, kiçik alt bölməyə və kiçik alt bölməyə uyğun gələn maskalardan istifadə edərək emal etdik.Bu proses zamanı biz 108.000-ə yaxın ribosomal hissəciklərin şəkillərini topladıq və 2.7 Å qətnamə ilə hesablanmış kriyo-EM şəkillərini (Əlavə Şəkillər 1-3) topladıq.Daha sonra E. cuniculi ribosomları ilə əlaqəli rRNA, ribosomal zülal və qışlama faktoru Mdf1-ni modelləşdirmək üçün cryoEM şəkillərindən istifadə etdik (Şəkil 1a, b).
a Mdf1 qışlama faktoru ilə kompleksdə E. cuniculi ribosomunun strukturu (pdb id 7QEP).b E. cuniculi ribosomu ilə əlaqəli qışlama faktoru Mdf1 xəritəsi.c Microsporidian növlərində bərpa edilmiş rRNT-ni məlum ribosom strukturları ilə müqayisə edən ikinci dərəcəli struktur xəritəsi.Panellər gücləndirilmiş rRNT fraqmentlərinin (ES) və ribosomun aktiv sahələrinin, o cümlədən dekodlaşdırma yeri (DC), sarcinicin halqası (SRL) və peptidil transferaza mərkəzinin (PTC) yerini göstərir.d E. cuniculi ribosomunun peptidil transferaza mərkəzinə uyğun gələn elektron sıxlığı bu katalitik sahənin E. cuniculi parazitində və onun sahiblərində, o cümlədən H. sapiensdə eyni quruluşa malik olduğunu göstərir.e, f Deşifrə mərkəzinin (e) müvafiq elektron sıxlığı və dekodlaşdırma mərkəzinin (f) sxematik quruluşu göstərir ki, E. cuniculi bir çox digər eukariotlarda A1491 (E. coli nömrələmə) əvəzinə U1491 qalıqlarına malikdir.Bu dəyişiklik E. cuniculi-nin bu aktiv sahəni hədəf alan antibiotiklərə qarşı həssas ola biləcəyini göstərir.
V. necatrix və P. locustae ribosomlarının əvvəllər qurulmuş strukturlarından fərqli olaraq (hər iki struktur eyni mikrosporidiya Nosematidae ailəsini təmsil edir və bir-birinə çox oxşardır) 31,32 E. cuniculi ribosomları rRNT və zülalların parçalanmasının çoxsaylı proseslərindən keçir.Sonrakı denatürasiya (Əlavə Şəkillər 4-6).rRNT-də ən təəccüblü dəyişikliklərə gücləndirilmiş 25S rRNA fraqmentinin ES12L-nin tam itirilməsi və h39, h41 və H18 sarmallarının qismən degenerasiyası daxildir (Şəkil 1c, Əlavə Şəkil 4).Ribozomal zülallar arasında ən diqqət çəkən dəyişikliklərə eS30 zülalının tam itirilməsi və eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17 və eS7 zülallarının qısaldılması daxildir (Əlavə Şəkillər 4, 5).
Beləliklə, Encephalotozoon/Ordospora növlərinin genomlarının həddindən artıq azalması onların ribosom strukturunda əks olunur: E. cuniculi ribosomları struktur xarakteristikaya məruz qalan eukaryotik sitoplazmatik ribosomlarda zülal tərkibinin ən dramatik itkisini yaşayır və onlarda hətta geniş rRNA və e-konservativ zülal fraqmentləri də yoxdur. həyat sahələri.E. cuniculi ribosomunun strukturu bu dəyişikliklər üçün ilk molekulyar modeli təmin edir və həm müqayisəli genomika, həm də hüceyrədaxili biomolekulyar strukturun tədqiqatları tərəfindən nəzərdən qaçırılmış təkamül hadisələrini ortaya qoyur (Əlavə Şəkil 7).Aşağıda bu hadisələrin hər birini onların ehtimal olunan təkamül mənşəyi və ribosom funksiyasına potensial təsiri ilə təsvir edirik.
Daha sonra biz E. cuniculi ribosomlarının böyük rRNT kəsilmələri ilə yanaşı, aktiv yerlərindən birində rRNT variasiyalarının olduğunu aşkar etdik.E. cuniculi ribosomunun peptidil transferaza mərkəzi digər eukaryotik ribosomlarla eyni quruluşa malik olsa da (şəkil 1d), dekodlaşdırma mərkəzi 1491-ci nukleotiddə ardıcıllığın dəyişməsinə görə fərqlənir (E. coli nömrələnməsi, şək. 1e, f).Bu müşahidə vacibdir, çünki eukaryotik ribosomların deşifrə sahəsi adətən bakterial tipli A1408 və G1491 qalıqları ilə müqayisədə G1408 və A1491 qalıqlarını ehtiva edir.Bu variasiya bakterial və eukaryotik ribosomların ribosomal antibiotiklərin aminoqlikozidlər ailəsinə və dekodlaşdırma sahəsini hədəf alan digər kiçik molekullara fərqli həssaslığının əsasını təşkil edir.E. cuniculi ribosomunun şifrələmə yerində, qalıq A1491 U1491 ilə əvəz olundu və potensial olaraq bu aktiv sahəni hədəf alan kiçik molekullar üçün unikal bağlama interfeysi yaratdı.Eyni A14901 variantı P. locustae və V. necatrix kimi digər mikrosporidiyalarda da mövcuddur ki, bu da onun mikrosporidiya növləri arasında geniş yayıldığını göstərir (Şəkil 1f).
E. cuniculi ribosom nümunələrimiz metabolik olaraq qeyri-aktiv sporlardan təcrid olunduğundan, stress və ya aclıq şəraitində əvvəllər təsvir edilmiş ribosom bağlanması üçün E. cuniculi-nin krio-EM xəritəsini sınaqdan keçirdik.Qışlama faktorları 31,32,36,37, 38. Biz qış yuxusuna gedən ribosomun əvvəllər qurulmuş strukturunu E. cuniculi ribosomunun krio-EM xəritəsi ilə uyğunlaşdırdıq.Dok üçün S. cerevisiae ribosomları qışlama faktoru Stm138, çəyirtkə ribosomları Lso232, V. necatrix ribosomları isə Mdf1 və Mdf231 amilləri ilə kompleksdə istifadə edilmişdir.Eyni zamanda, Mdf1 istirahət faktoruna uyğun olan krio-EM sıxlığını tapdıq.Mdf1-in V.necatrix ribosomu ilə bağlanması kimi, Mdf1 də E.cuniculi ribosomuna bağlanır, burada ribosomun E yerini bloklayır, ola bilsin ki, parazit sporları orqanizmin inaktivasiyası zamanı metabolik olaraq qeyri-aktiv olduqda ribosomların mövcud olmasına kömək edir (Şəkil 2).).
Mdf1, parazit sporları metabolik olaraq qeyri-aktiv olduqda ribosomun təsirsiz hala gəlməsinə kömək edən ribosomun E yerini bloklayır.E. cuniculi ribosomunun strukturunda biz Mdf1-nin zülal sintezi zamanı ribosomdan deasilatlanmış tRNT-nin ayrılmasını asanlaşdıran L1 ribosom gövdəsi ilə əvvəllər naməlum təmas təşkil etdiyini aşkar etdik.Bu təmaslar göstərir ki, Mdf1 deasetilləşdirilmiş tRNT ilə eyni mexanizmdən istifadə edərək ribosomdan ayrılır və ribosomun zülal sintezini yenidən aktivləşdirmək üçün Mdf1-i necə çıxardığına dair mümkün izahat verir.
Bununla belə, quruluşumuz Mdf1 və L1 ribosom ayağı arasında naməlum bir əlaqə aşkar etdi (ribosomun zülal sintezi zamanı ribosomdan deasilatlanmış tRNT-nin sərbəst buraxılmasına kömək edən hissəsi).Xüsusilə, Mdf1 deacylated tRNA molekulunun dirsək seqmenti ilə eyni kontaktlardan istifadə edir (Şəkil 2).Bu əvvəllər naməlum molekulyar modelləşdirmə göstərdi ki, Mdf1 deasetilləşdirilmiş tRNT ilə eyni mexanizmdən istifadə edərək ribosomdan ayrılır, bu da ribosomun zülal sintezini yenidən aktivləşdirmək üçün bu qışlama faktorunu necə aradan qaldırdığını izah edir.
rRNT modelini qurarkən biz E. cuniculi ribosomunda anormal şəkildə bükülmüş rRNT fraqmentlərinə malik olduğunu gördük və biz onları əridilmiş rRNT adlandırdıq (şək. 3).Həyatın üç sahəsini əhatə edən ribosomlarda rRNT əksər rRNT əsaslarının ya əsas cütləşib bir-biri ilə qatlandığı və ya ribosom zülalları ilə qarşılıqlı əlaqədə olduğu strukturlara bükülür38,39,40.Bununla belə, E. cuniculi ribosomlarında, rRNA-lar, bəzi spirallarını açılmamış rRNT bölgələrinə çevirərək, bu qatlama prinsipini pozurlar.
S. cerevisiae, V. necatrix və E. cuniculi-də H18 25S rRNA spiralının quruluşu.Tipik olaraq, üç həyat sahəsini əhatə edən ribosomlarda bu bağlayıcı 24-34 qalıq olan bir RNT spiralına çevrilir.Microsporidia-da, əksinə, bu rRNT bağlayıcısı tədricən yalnız 12 qalıqdan ibarət iki tək zəncirli uridinlə zəngin bağlayıcıya qədər azalır.Bu qalıqların çoxu həlledicilərə məruz qalır.Şəkil göstərir ki, parazitar mikrosporidiya rRNT-nin bükülməsinin ümumi prinsiplərini pozur, burada rRNT əsasları adətən digər əsaslarla birləşir və ya rRNT-zülal qarşılıqlı təsirində iştirak edir.Mikrosporidiyalarda bəzi rRNT fraqmentləri əlverişsiz bir bükülmə alır ki, bu da keçmiş rRNT spiralının demək olar ki, düz xətt üzrə uzanan tək zəncirli fraqmentə çevrilməsinə səbəb olur.Bu qeyri-adi bölgələrin olması mikrosporidiya rRNT-yə minimal sayda RNT əsaslarından istifadə edərək uzaq rRNT fraqmentlərini bağlamağa imkan verir.
Bu təkamül keçidinin ən parlaq nümunəsi H18 25S rRNA spiralında müşahidə edilə bilər (şək. 3).E. coli-dən insanlara qədər olan növlərdə bu rRNT spiralının əsasları 24-32 nukleotiddən ibarətdir və bir qədər qeyri-müntəzəm spiral əmələ gətirir.V. necatrix və P. locustae-dən əvvəl müəyyən edilmiş ribosomal strukturlarda 31,32 H18 sarmalının əsasları qismən bükülür, lakin nukleotid əsas cütləşməsi qorunub saxlanılır.Bununla belə, E. cuniculi-də bu rRNT fraqmenti 228UUUGU232 və 301UUUUUUUUU307 ən qısa bağlayıcılara çevrilir.Tipik rRNT fraqmentlərindən fərqli olaraq, uridinlə zəngin olan bu bağlayıcılar ribosom zülalları ilə qıvrılmır və ya geniş əlaqə yaratmır.Bunun əvəzinə, onlar rRNT zəncirlərinin demək olar ki, düz uzandığı həlledici ilə açıq və tam açılmış strukturları qəbul edirlər.Bu uzanan konformasiya, E. cuniculi-nin H16 və H18 rRNA spiralları arasındakı 33 Å boşluğu doldurmaq üçün yalnız 12 RNT bazasından necə istifadə etdiyini, digər növlər isə boşluğu doldurmaq üçün ən azı iki dəfə çox rRNT bazası tələb etdiyini izah edir.
Beləliklə, biz nümayiş etdirə bilərik ki, enerji baxımından əlverişsiz bükülmə yolu ilə parazitar mikrosporidiyalar həyatın üç sahəsində növlər arasında geniş şəkildə qorunan rRNT seqmentlərini belə büzmək üçün bir strategiya hazırlamışlar.Göründüyü kimi, rRNT spirallarını qısa poli-U bağlayıcılara çevirən mutasiyaları toplayaraq, E.cuniculi distal rRNT fraqmentlərinin bağlanması üçün mümkün qədər az nukleotid ehtiva edən qeyri-adi rRNT fraqmentləri yarada bilər.Bu, mikrosporidiyanın struktur və funksional bütövlüyünü itirmədən əsas molekulyar strukturunda dramatik azalmaya necə nail olduğunu izah etməyə kömək edir.
E. cuniculi rRNT-nin digər qeyri-adi xüsusiyyəti rRNT-nin qalınlaşmadan görünməsidir (şək. 4).Çıxıntılar, RNT spiralında gizlənmək əvəzinə ondan kənara çıxan əsas cütləri olmayan nukleotidlərdir.Əksər rRNT çıxıntıları molekulyar yapışdırıcılar kimi çıxış edərək, qonşu ribosom zülallarını və ya digər rRNT fraqmentlərini bağlamağa kömək edir.Bəzi qabarıqlar menteşə rolunu oynayaraq, rRNT spiralının məhsuldar zülal sintezi üçün optimal şəkildə əyilməsinə və qatlanmasına imkan verir 41 .
a rRNT çıxıntısı (S. cerevisiae nömrələmə) E. cuniculi ribosom strukturunda yoxdur, lakin əksər eukariotlarda mövcuddur b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens və E. cuniculi daxili ribosomlarında.parazitlərdə qədim, yüksək dərəcədə qorunan rRNT qabarıqlarının çoxu yoxdur.Bu qalınlaşmalar ribosom strukturunu sabitləşdirir;buna görə də onların mikrosporidiyalarda olmaması mikrosporidiya parazitlərində rRNT qatlanmasının sabitliyinin azaldığını göstərir.P gövdələri ilə müqayisə (bakteriyalarda L7/L12 gövdələri) göstərir ki, rRNA qabarcıqlarının itməsi bəzən itirilmiş qabarların yanında yeni qabarların yaranması ilə üst-üstə düşür.23S/28S rRNA-dakı H42 sarmalının həyatın üç sahəsində qorunmasına görə ən azı 3,5 milyard il olduğu təxmin edilən qədim qabarıqlıq (Saccharomyces cerevisiae-də U1206) var.Mikrosporidiyalarda bu qabarıqlıq aradan qaldırılır.Bununla belə, itirilmiş qabarıqlığın yanında yeni çıxıntı meydana gəldi (E. cuniculi-də A1306).
Maraqlıdır ki, biz E. cuniculi ribosomlarında digər eukariotlarda qorunan 30-dan çox qabarıq da daxil olmaqla, digər növlərdə tapılan rRNT qabarıqlarının əksəriyyətinin olmadığını aşkar etdik (Şəkil 4a).Bu itki ribosomal subunitlər və ona bitişik rRNA spiralları arasında bir çox əlaqəni aradan qaldırır, bəzən ribosomda böyük boşluqlar yaradır, E. cuniculi ribosomunu daha ənənəvi ribosomlarla müqayisədə daha məsaməli edir (Şəkil 4b).Qeyd edək ki, biz bu qabarıqlıqların çoxunun daha əvvəl müəyyən edilmiş V. necatrix və P. locustae ribosom strukturlarında da itirildiyini, əvvəlki struktur analizləri31,32 tərəfindən nəzərdən qaçırıldığını aşkar etdik.
Bəzən rRNT qabarıqlarının itirilməsi itirilmiş qabarıqlığın yanında yeni çıxıntıların inkişafı ilə müşayiət olunur.Məsələn, ribosomal P-gövdəsində E. coli-dən insanlara qədər sağ qalmış U1208 qabarıqlığı (Saccharomyces cerevisiae) var və buna görə də 3,5 milyard il yaşı olduğu təxmin edilir.Zülal sintezi zamanı bu qabarıqlıq P gövdəsinin açıq və qapalı konformasiyalar arasında hərəkət etməsinə kömək edir ki, ribosom tərcümə faktorlarını işə götürə və onları aktiv sahəyə çatdıra bilsin.E. cuniculi ribosomlarında bu qalınlaşma yoxdur;lakin, yalnız üç əsas cütdə yerləşən yeni qalınlaşma (G883) P gövdəsinin optimal elastikliyinin bərpasına kömək edə bilər (Şəkil 4c).
Qabarıqsız rRNT haqqında məlumatlarımız onu göstərir ki, rRNT-nin minimuma endirilməsi ribosomun səthində rRNT elementlərinin itirilməsi ilə məhdudlaşmır, həm də ribosom nüvəsini əhatə edə bilər və bu, sərbəst yaşayan hüceyrələrdə təsvir olunmayan parazitə xas molekulyar qüsur yarada bilər.canlı növləri müşahidə olunur.
Kanonik ribosomal zülalları və rRNT-ni modelləşdirdikdən sonra biz aşkar etdik ki, adi ribosomal komponentlər krio-EM təsvirinin üç hissəsini izah edə bilməz.Bu fraqmentlərdən ikisi kiçik ölçülü molekullardır (Şəkil 5, Əlavə Şəkil 8).Birinci seqment ribosom zülalları uL15 və eL18 arasında adətən E. cuniculi-də qısaldılmış eL18-in C-terminusunun tutduğu mövqedə sıxışdırılır.Bu molekulun şəxsiyyətini müəyyən edə bilməsək də, bu sıxlıq adasının ölçüsü və forması spermidin molekullarının olması ilə yaxşı izah olunur.Onun ribosoma bağlanması uL15 zülallarında (Asp51 və Arg56) mikrosporidiyaya xas mutasiyalarla sabitləşir, bu da ribosomun bu kiçik molekula yaxınlığını artırır, çünki onlar uL15-in kiçik molekulu ribosom quruluşuna bükməsinə imkan verir.Əlavə Şəkil 2).8, əlavə məlumatlar 1, 2).
E. cuniculi ribosomuna bağlı riboza xaricində nukleotidlərin mövcudluğunu göstərən kriyo-EM görüntüləmə.E. cuniculi ribosomunda bu nukleotid əksər eukaryotik ribosomlarda 25S rRNA A3186 nukleotidi (Saccharomyces cerevisiae nömrələmə) ilə eyni yeri tutur.b E. cuniculi-nin ribosom strukturunda bu nukleotid uL9 və eL20 ribosom zülalları arasında yerləşir və bununla da iki zülal arasında əlaqəni sabitləşdirir.mikrosporidiya növləri arasında cd eL20 ardıcıllığının qorunması təhlili.Microsporidia növlərinin filogenetik ağacı (c) və eL20 zülalının (d) çoxsaylı ardıcıl düzülüşü göstərir ki, nukleotid bağlayan qalıqlar F170 və K172, S. lophii istisna olmaqla, əksər tipik Mikrosporidiyalarda qorunub saxlanılır.e Bu rəqəm göstərir ki, F170 və K172 nukleotid bağlayan qalıqlar yalnız yüksək dərəcədə azalmış mikrosporidiya genomunun eL20-də mövcuddur, digər eukariotlarda isə yoxdur.Ümumilikdə, bu məlumatlar göstərir ki, Microsporidian ribosomları AMP molekullarını bağlayan və ribosom strukturunda zülal-zülal qarşılıqlı təsirini sabitləşdirmək üçün onlardan istifadə edən bir nukleotid bağlama sahəsi inkişaf etdirmişdir.Microsporidia-da bu bağlayıcı sahənin yüksək səviyyədə saxlanması və digər eukaryotlarda olmaması onu göstərir ki, bu sahə Microsporidia üçün selektiv sağ qalma üstünlüyü təmin edə bilər.Beləliklə, mikrosporidiya ribosomunda nukleotid bağlayan cib, əvvəllər təsvir edildiyi kimi, rRNT deqradasiyasının degenerativ xüsusiyyəti və ya son forması kimi görünmür, əksinə, mikrosporidiya ribosomuna kiçik molekulları birbaşa bağlamağa, onlardan molekulyar tikinti blokları kimi istifadə etməyə imkan verən faydalı təkamül yeniliyi kimi görünür.ribosomlar üçün tikinti blokları.Bu kəşf mikrosporidiya ribosomunu struktur tikinti bloku kimi tək bir nukleotiddən istifadə etdiyi məlum olan yeganə ribosoma edir.f Nukleotidlərin bağlanmasından əldə edilən hipotetik təkamül yolu.
İkinci aşağı molekulyar çəki sıxlığı ribosom zülalları uL9 və eL30 arasındakı interfeysdə yerləşir (Şəkil 5a).Bu interfeys əvvəllər Saccharomyces cerevisiae ribosomunun strukturunda rRNA A3186-nın 25S nukleotidi (ES39L rRNA uzantısının bir hissəsi) üçün bağlama yeri kimi təsvir edilmişdir38.Göstərilmişdir ki, degenerasiyaya uğramış P. locustae ES39L ribosomlarında bu interfeys naməlum tək nukleotid 31-i birləşdirir və güman edilir ki, bu nukleotid rRNT-nin azaldılmış son formasıdır, burada rRNT-nin uzunluğu ~130-230 əsasdır.ES39L tək bir nukleotid 32.43-ə qədər azaldılır.Krio-EM şəkillərimiz sıxlığın nukleotidlərlə izah oluna biləcəyi fikrini dəstəkləyir.Bununla belə, strukturumuzun daha yüksək həlli göstərdi ki, bu nukleotid ekstraribosomal bir molekul, ehtimal ki, AMP (şəkil 5a, b).
Daha sonra nukleotid bağlayan yerin E. cuniculi ribosomunda görünüb-görülmədiyini və ya əvvəllər mövcud olub olmadığını soruşduq.Nukleotidlərin bağlanması əsasən eL30 ribosom zülalında olan Phe170 və Lys172 qalıqları tərəfindən vasitəçilik edildiyi üçün biz 4396 təmsil eukaryotda bu qalıqların qorunmasını qiymətləndirdik.Yuxarıdakı uL15 vəziyyətində olduğu kimi, Phe170 və Lys172 qalıqlarının yalnız tipik Microsporidia-da yüksək dərəcədə qorunduğunu, lakin ES39L rRNA fraqmentinin azaldılmadığı atipik Microsporidia Mitosporidium və Amphiamblys də daxil olmaqla digər eukariotlarda yoxdur (4645c, Fi) yoxdur.-e).
Birlikdə götürüldükdə, bu məlumatlar E. cuniculi və ola bilsin ki, digər kanonik mikrosporidiyaların rRNT və zülal səviyyələrindəki azalmanı kompensasiya etmək üçün ribosom strukturunda çoxlu sayda kiçik metabolitləri səmərəli şəkildə tutmaq qabiliyyətini təkmilləşdirdiyi fikrini dəstəkləyir.Bununla onlar ribosomdan kənarda nukleotidləri bağlamaq üçün unikal bir qabiliyyət inkişaf etdirdilər, parazitar molekulyar strukturların bol kiçik metabolitləri tutaraq və onlardan parçalanmış RNT və zülal fraqmentlərinin struktur mimikası kimi istifadə edərək kompensasiya etdiyini göstərdilər..
Böyük ribosomal alt bölmədə tapılan krio-EM xəritəmizin üçüncü simulyasiya edilməmiş hissəsi.Xəritəmizin nisbətən yüksək ayırdetmə qabiliyyəti (2.6 Å) bu sıxlığın böyük yan zəncir qalıqlarının unikal kombinasiyası olan zülallara aid olduğunu göstərir ki, bu da bizə bu sıxlığı msL2 (Microsporidia-spesifik protein L2) olaraq təyin etdiyimiz əvvəllər naməlum ribosomal zülal kimi müəyyən etməyə imkan verdi (metodlar, şəkil 6).Homoloji axtarışımız göstərdi ki, msL2 Encephaliter və Orosporidium cinsinin Microsporidia sinfində qorunub saxlanılır, lakin digər növlərdə, o cümlədən digər Microsporidialarda yoxdur.Ribozomal strukturda msL2 uzadılmış ES31L rRNT-nin itirilməsi nəticəsində yaranan boşluğu tutur.Bu boşluqda msL2 rRNA qatlanmasını sabitləşdirməyə kömək edir və ES31L itkisini kompensasiya edə bilər (Şəkil 6).
a Elektron sıxlığı və E. cuniculi ribosomlarında aşkar edilmiş Microsporidia-ya xas ribosomal protein msL2 modeli.b Əksər eukaryotik ribosomlar, o cümlədən Saccharomyces cerevisiae-nin 80S ribosomu, əksər Microsporidian növlərində ES19L rRNA gücləndirilməsini itirmişdir.V. necatrix microsporidia ribosomunun əvvəllər qurulmuş strukturu bu parazitlərdə ES19L itkisinin yeni msL1 ribosom zülalının təkamülü ilə kompensasiya edildiyini göstərir.Bu araşdırmada biz E. cuniculi ribosomunun ES19L itkisinin aydın kompensasiyası kimi əlavə ribosomal RNT mimik zülalını da inkişaf etdirdiyini aşkar etdik.Bununla belə, msL2 (hazırda hipotetik ECU06_1135 zülalı kimi şərh olunur) və msL1 fərqli struktur və təkamül mənşələrinə malikdir.c Təkamüllə əlaqəsi olmayan msL1 və msL2 ribosomal zülalların nəslinin bu kəşfi onu göstərir ki, ribosomlar öz rRNT-lərində zərərli mutasiyalar toplasalar, hətta yaxından əlaqəli növlərin kiçik bir hissəsində belə misli görünməmiş kompozisiya müxtəlifliyinə nail ola bilərlər.Bu kəşf yüksək dərəcədə azalmış rRNT və növlər arasında protein tərkibində anormal dəyişkənliyi ilə tanınan mitoxondrial ribosomun mənşəyini və təkamülünü aydınlaşdırmağa kömək edə bilər.
Daha sonra biz msL2 zülalını V. necatrix ribosomunda aşkar edilmiş yeganə mikrosporidiyaya xas ribosomal zülal olan daha əvvəl təsvir edilmiş msL1 zülalı ilə müqayisə etdik.msL1 və msL2-nin təkamüllə əlaqəli olub olmadığını yoxlamaq istədik.Təhlillərimiz göstərdi ki, msL1 və msL2 ribosom quruluşunda eyni boşluğu tutur, lakin müxtəlif ilkin və üçüncü strukturlara malikdir, bu da onların müstəqil təkamül mənşəyini göstərir (şək. 6).Beləliklə, msL2-nin kəşfimiz kompakt eukaryotik növlərin qruplarının rRNT fraqmentlərinin itkisini kompensasiya etmək üçün müstəqil olaraq struktur olaraq fərqli ribosom zülallarını təkamül edə biləcəyini sübut edir.Bu tapıntı diqqətəlayiqdir ki, əksər sitoplazmik eukaryotik ribosomlarda eyni 81 ribosom zülal ailəsi də daxil olmaqla invariant zülal var.Uzadılmış rRNT seqmentlərinin itirilməsinə cavab olaraq müxtəlif mikrosporidiya təbəqələrində msL1 və msL2-nin görünüşü onu göstərir ki, parazitin molekulyar arxitekturasının deqradasiyası parazitlərin kompensasiya edici mutasiyalar axtarışına səbəb olur və nəticədə onların müxtəlif parazit populyasiyalarında əldə edilməsinə səbəb ola bilər.strukturlar.
Nəhayət, modelimiz tamamlandıqda, biz E. cuniculi ribosomunun tərkibini genom ardıcıllığından proqnozlaşdırılan tərkibi ilə müqayisə etdik.eL14, eL38, eL41 və eS30 daxil olmaqla bir neçə ribosom zülalının əvvəllər E. cuniculi genomunda homoloqlarının aşkar olmaması səbəbindən E. cuniculi genomunda olmadığı düşünülürdü.Bir çox ribosomal zülalların itirilməsi digər yüksək dərəcədə azalmış hüceyrədaxili parazitlərin və endosimbiontların əksəriyyətində də proqnozlaşdırılır.Məsələn, sərbəst yaşayan bakteriyaların əksəriyyətində 54 ribosomal zülaldan ibarət eyni ailənin olmasına baxmayaraq, bu zülal ailələrindən yalnız 11-i ev sahibi tərəfindən məhdudlaşdırılmış bakteriyaların hər bir analiz edilmiş genomunda aşkar edilə bilən homoloqlara malikdir.Bu anlayışı dəstəkləmək üçün eL38 və eL4131,32 zülalları olmayan V. necatrix və P. locustae microsporidia-da eksperimental olaraq ribosom zülallarının itkisi müşahidə edilmişdir.
Bununla belə, bizim strukturlarımız göstərir ki, yalnız eL38, eL41 və eS30 əslində E. cuniculi ribosomunda itir.eL14 zülalı qorundu və quruluşumuz bu zülalın homoloji axtarışda niyə tapılmadığını göstərdi (Şəkil 7).E. cuniculi ribosomlarında rRNT ilə gücləndirilmiş ES39L-in deqradasiyası səbəbindən eL14 bağlanma yerinin çoxu itir.ES39L olmadıqda, eL14 ikinci dərəcəli strukturunun böyük hissəsini itirdi və eL14 ardıcıllığının yalnız 18%-i E. cuniculi və S. cerevisiae-də eyni idi.Ardıcıllığın bu zəif qorunması diqqətəlayiqdir, çünki hətta Saccharomyces cerevisiae və Homo sapiens - 1,5 milyard il fərqlə inkişaf etmiş orqanizmlər - eL14-də eyni qalıqların 51%-dən çoxunu bölüşürlər.Bu anomal qorunma itkisi E. cuniculi eL14-ün nə üçün hazırda eL1427 ribosom zülalı kimi deyil, ehtimal olunan M970_061160 zülalı kimi qeyd edildiyini izah edir.
və Microsporidia ribosomu eL14 ribosomal zülal bağlama yerini qismən aradan qaldıran ES39L rRNA uzantısını itirdi.ES39L olmadıqda, eL14 mikrospor zülalı ikincil strukturun itirilməsinə məruz qalır, burada keçmiş rRNT-ni bağlayan α-heliks minimal uzunluqlu döngəyə degenerasiya olunur.b Çoxlu ardıcıllıqla düzülmə göstərir ki, eL14 zülalı eukaryotik növlərdə yüksək dərəcədə qorunur (maya və insan homoloqları arasında ardıcıllıq eyniliyi 57%), lakin zəif qorunur və mikrosporidiyada fərqlidir (burada qalıqların 24%-dən çoxu eL14 homoloqu ilə eynidir).S. cerevisiae və ya H. sapiensdən).Bu zəif ardıcıllığın qorunması və ikinci dərəcəli struktur dəyişkənliyi nə üçün eL14 homoloqunun E. cuniculi-də heç vaxt tapılmadığını və bu zülalın E. cuniculi-də nə üçün itirildiyini izah edir.Bunun əksinə olaraq, E. cuniculi eL14 əvvəllər ehtimal olunan M970_061160 zülalı kimi şərh edilmişdir.Bu müşahidə göstərir ki, mikrosporidiya genom müxtəlifliyi hazırda həddindən artıq qiymətləndirilib: hazırda mikrosporidiyada itirildiyi düşünülən bəzi genlər yüksək differensiallaşmış formalarda da olsa, əslində qorunub saxlanılır;bunun əvəzinə bəzilərinin qurdlara xas zülallar üçün mikrosporidiya genlərini kodladığı güman edilir (məsələn, hipotetik protein M970_061160) əslində digər eukariotlarda olan çox müxtəlif zülalları kodlayır.
Bu tapıntı göstərir ki, rRNT denaturasiyası bitişik ribosom zülallarında ardıcıllığın qorunmasının dramatik itkisinə səbəb ola bilər və bu zülalları homoloji axtarışlar üçün aşkar edilə bilməz hala gətirir.Beləliklə, biz kiçik genom orqanizmlərində molekulyar deqradasiyanın faktiki dərəcəsini çox qiymətləndirə bilərik, çünki itirildiyi düşünülən bəzi zülallar yüksək dərəcədə dəyişdirilmiş formalarda da olsa, əslində davam edir.
Parazitlər genomun həddindən artıq azalması şəraitində öz molekulyar maşınlarının funksiyasını necə saxlaya bilirlər?Tədqiqatımız bu suala ən kiçik eukaryotik genomlardan birinə malik olan E. cuniculi orqanizminin mürəkkəb molekulyar quruluşunu (ribosomunu) təsvir etməklə cavab verir.
Demək olar ki, iyirmi ildir ki, mikrob parazitlərindəki zülal və RNT molekullarının çox vaxt sərbəst yaşayan növlərdə homoloji molekullarından fərqləndiyi, keyfiyyətə nəzarət mərkəzlərinin olmadığı, sərbəst yaşayan mikroblarda ölçülərinin 50%-ə qədər kiçildiyi və s.qatlama və funksiyanı pozan çoxlu zəiflədici mutasiyalar.Məsələn, bir çox hüceyrədaxili parazitlər və endosimbiontlar da daxil olmaqla kiçik genomlu orqanizmlərin ribosomlarında sərbəst yaşayan növlər 27, 29, 30, 49 ilə müqayisədə bir neçə ribosom zülalları və rRNT nukleotidlərinin üçdə birinə çatmaması gözlənilir.
Tədqiqatımız göstərir ki, makromolekulların strukturu hüceyrədaxili parazitlərin və ev sahibi tərəfindən məhdudlaşdırılan digər orqanizmlərin ənənəvi müqayisəli genomik tədqiqatlarından çıxarmaq çətin olan təkamülün bir çox aspektlərini aşkar edə bilər (Əlavə Şəkil 7).Məsələn, eL14 zülalının nümunəsi göstərir ki, biz parazit növlərdə molekulyar aparatın faktiki deqradasiya dərəcəsini çox qiymətləndirə bilərik.Ensefalitik parazitlərin indi yüzlərlə mikrosporidiyaya xas genlərə malik olduğuna inanılır.Bununla belə, nəticələrimiz göstərir ki, bu spesifik görünən genlərdən bəziləri əslində digər eukariotlarda yayılmış genlərin çox fərqli variantlarıdır.Üstəlik, msL2 zülalının nümunəsi yeni ribosomal zülalları necə nəzərdən qaçırdığımızı və parazitar molekulyar maşınların məzmununu necə qiymətləndirmədiyimizi göstərir.Kiçik molekulların nümunəsi parazitar molekulyar strukturlarda onlara yeni bioloji aktivlik verə biləcək ən dahiyanə yenilikləri necə nəzərdən qaçıra biləcəyimizi göstərir.
Birlikdə götürdükdə, bu nəticələr ev sahibi tərəfindən məhdudlaşdırılan orqanizmlərin molekulyar strukturları ilə onların sərbəst yaşayan orqanizmlərdəki analoqları arasındakı fərqlər haqqında anlayışımızı yaxşılaşdırır.Biz göstəririk ki, uzun müddətdir ki, azalmış, degenerasiyaya uğramış və müxtəlif zəiflədici mutasiyalara məruz qalmış molekulyar maşınlar sistematik olaraq gözdən qaçan qeyri-adi struktur xüsusiyyətlərinə malikdirlər.
Digər tərəfdən, E. cuniculi ribosomlarında tapdığımız qeyri-həcmli rRNT fraqmentləri və əridilmiş fraqmentlər göstərir ki, genomun azalması hətta həyatın üç sahəsində qorunub saxlanılan əsas molekulyar mexanizmlərin hissələrini - demək olar ki, 3,5 milyard ildən sonra dəyişə bilər.növlərin müstəqil təkamülü.
E. cuniculi ribosomlarındakı qabarıq və birləşmiş rRNT fraqmentləri endosimbiotik bakteriyalarda RNT molekullarının əvvəlki tədqiqatlarının işığında xüsusi maraq doğurur.Məsələn, aphid endosymbiont Buchnera aphidicola-da, rRNT və tRNA molekullarının A+T tərkibinin meylinə və qeyri-kanonik əsas cütlərinin yüksək nisbətinə görə temperatura həssas strukturlara malik olduğu göstərilmişdir20,50.RNT-dəki bu dəyişikliklər, eləcə də zülal molekullarında dəyişikliklər, indi endosimbiontların partnyorlardan həddən artıq asılılığından və endosimbiontların istilik ötürmə qabiliyyətindən məsul olduğu düşünülür 21, 23 .Parazitar mikrosporidiya rRNT struktur cəhətdən fərqli dəyişikliklərə malik olsa da, bu dəyişikliklərin təbiəti onu göstərir ki, azalmış termal sabitlik və şaperon zülallarından daha yüksək asılılıq genomları azalmış orqanizmlərdə RNT molekullarının ümumi xüsusiyyətləri ola bilər.
Digər tərəfdən, strukturlarımız göstərir ki, parazit mikrosporidiyaları geniş şəkildə qorunan rRNT və zülal fraqmentlərinə müqavimət göstərmək üçün unikal qabiliyyət inkişaf etdirərək, degenerasiyaya uğramış rRNT və zülal fraqmentlərinin struktur təqlidləri kimi bol və asanlıqla əldə edilən kiçik metabolitlərdən istifadə etmək qabiliyyətini inkişaf etdirmişdir.Molekulyar quruluşun pozulması..Bu fikir E. cuniculi-nin rRNT və ribosomlarında zülal fraqmentlərinin itkisini kompensasiya edən kiçik molekulların uL15 və eL30 zülallarında mikrosporidiyaya xas qalıqlara bağlanması ilə təsdiqlənir.Bu, kiçik molekulların ribosomlara bağlanmasının müsbət seçimin məhsulu ola biləcəyini göstərir, burada ribosomal zülallarda Mikrosporidiyaya xas mutasiyalar ribosomların kiçik molekullara yaxınlığını artırmaq qabiliyyətinə görə seçilmişdir və bu, daha səmərəli ribosomal orqanizmlərə səbəb ola bilər.Kəşf mikrob parazitlərinin molekulyar strukturunda ağıllı bir yeniliyi ortaya qoyur və bizə parazit molekulyar strukturlarının reduktiv təkamülə baxmayaraq öz funksiyalarını necə qoruduğunu daha yaxşı başa düşməyə imkan verir.
Hazırda bu kiçik molekulların identifikasiyası qeyri-müəyyən olaraq qalır.Ribozomal strukturda bu kiçik molekulların görünüşünün mikrosporidiya növləri arasında niyə fərqləndiyi aydın deyil.Xüsusilə, V.necatrix-in eL20 və K172 zülallarında F170 qalığının olmasına baxmayaraq, nə üçün nukleotid bağlanmasının V.necatrix-in ribosomlarında deyil, E.cuniculi və P.locustae ribosomlarında müşahidə olunduğu aydın deyil.Bu silinməyə E. cuniculi və P. locustae-də treonin deyil, V. necatrix-də tirozin olan 43 uL6 qalığı (nukleotid bağlayan cibinə bitişik yerləşir) səbəb ola bilər.Tyr43-ün həcmli aromatik yan zənciri sterik üst-üstə düşmə səbəbindən nukleotidlərin bağlanmasına mane ola bilər.Alternativ olaraq, aşkar nukleotid silinməsi V. necatrix ribosomal fraqmentlərinin modelləşdirilməsinə mane olan krio-EM təsvirinin aşağı qətnaməsi ilə bağlı ola bilər.
Digər tərəfdən, işimiz genomun çürüməsi prosesinin ixtiraçı qüvvə ola biləcəyini göstərir.Xüsusilə, E. cuniculi ribosomunun strukturu onu göstərir ki, mikrosporidiya ribosomunda rRNT və zülal fraqmentlərinin itirilməsi ribosom strukturunda dəyişiklikləri təşviq edən təkamül təzyiqi yaradır.Bu variantlar ribosomun aktiv yerindən uzaqda baş verir və əks halda azalmış rRNT ilə pozulacaq optimal ribosom birləşməsini saxlamağa (və ya bərpa etməyə) kömək edir.Bu onu göstərir ki, mikrosporidiya ribosomunun əsas yeniliyi gen sürüşməsinin tamponlanması ehtiyacına çevrilib.
Bəlkə də bu, indiyə qədər digər orqanizmlərdə heç vaxt müşahidə olunmayan nukleotid bağlanması ilə ən yaxşı şəkildə təsvir olunur.Nukleotid bağlayan qalıqların tipik mikrosporidiyalarda olması, lakin digər eukariotlarda olmaması, nukleotid bağlayan yerlərin sadəcə yox olmağı gözləyən reliktlər və ya rRNT-nin fərdi nukleotidlər formasına qaytarılması üçün son yer olmadığını göstərir.Bunun əvəzinə, bu sayt bir neçə müsbət seçim mərhələsində inkişaf edə biləcək faydalı bir xüsusiyyət kimi görünür.Nukleotidlərin bağlanma yerləri təbii seçmənin əlavə məhsulu ola bilər: ES39L deqradasiya edildikdən sonra mikrosporidiyalar ES39L olmadıqda optimal ribosom biogenezini bərpa etmək üçün kompensasiya axtarmağa məcbur olurlar.Bu nukleotid ES39L-də A3186 nukleotidinin molekulyar kontaktlarını təqlid edə bildiyindən, nukleotid molekulu eL30 ardıcıllığının mutasiyası ilə bağlanması daha da yaxşılaşdırılan ribosomun tikinti blokuna çevrilir.
Hüceyrədaxili parazitlərin molekulyar təkamülü ilə bağlı araşdırmamız göstərir ki, Darvinist təbii seçmə qüvvələri və genomun çürüməsinin genetik sürüşməsi paralel fəaliyyət göstərmir, əksinə salınır.Birincisi, genetik sürüşmə biomolekulların mühüm xüsusiyyətlərini aradan qaldıraraq, kompensasiyanı ciddi şəkildə tələb edir.Yalnız parazitlər Darvinist təbii seçmə yolu ilə bu ehtiyacı ödədikdə onların makromolekulları ən təsir edici və yenilikçi xüsusiyyətlərini inkişaf etdirmək şansına sahib olacaqlar.Əhəmiyyətli olan odur ki, E. cuniculi ribosomunda nukleotid bağlayan yerlərin təkamülü onu göstərir ki, molekulyar təkamülün bu itki-qazanma modeli təkcə zərərli mutasiyaları amortizasiya etmir, həm də bəzən parazit makromolekullara tamamilə yeni funksiyalar verir.
Bu fikir Sewell Wright-ın hərəkətli tarazlıq nəzəriyyəsi ilə uyğun gəlir, təbii seçmənin ciddi sistemi orqanizmlərin yenilik etmək qabiliyyətini məhdudlaşdırır51,52,53.Bununla belə, əgər genetik sürüşmə təbii seçimi pozarsa, bu sürüşmələr özlərində uyğunlaşmayan (və ya hətta zərərli) dəyişikliklər yarada bilər, lakin daha yüksək uyğunluq və ya yeni bioloji aktivliyi təmin edən əlavə dəyişikliklərə səbəb ola bilər.Çərçivəmiz biomolekulun qatını və funksiyasını azaldan eyni tip mutasiyanın onun təkmilləşdirilməsi üçün əsas tetikleyici kimi göründüyünü göstərməklə bu fikri dəstəkləyir.Qazan-qazan təkamül modelinə uyğun olaraq, tədqiqatımız göstərir ki, ənənəvi olaraq degenerativ proses kimi baxılan genom çürüməsi həm də innovasiyaların əsas sürücüsüdür, bəzən və bəlkə də tez-tez makromolekullara yeni parazitar fəaliyyətlər əldə etməyə imkan verir.onlardan istifadə edə bilər.