Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka bag-ong browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Sa kasamtangan, aron masiguro ang padayon nga suporta, among ihatag ang site nga walay mga estilo ug JavaScript.
Ang ebolusyon sa mga microbial parasites naglakip sa usa ka pagsupak tali sa natural nga pagpili, nga maoy hinungdan sa mga parasito sa pag-uswag, ug genetic drift, nga maoy hinungdan sa mga parasito nga mawad-an sa mga gene ug magtigum sa makadaot nga mutasyon.Dinhi, aron masabtan kung giunsa kini nga pagsupak mahitabo sa sukod sa usa ka macromolecule, among gihulagway ang cryo-EM nga istruktura sa ribosome sa Encephalitozoon cuniculi, usa ka eukaryotic nga organismo nga adunay usa sa pinakagamay nga genome sa kinaiyahan.Ang hilabihan nga pagkunhod sa rRNA sa E. cuniculi ribosomes giubanan sa wala pa mahitabo nga structural mga kausaban, sama sa ebolusyon sa kaniadto wala mailhi fused rRNA linkers ug rRNA walay bulges.Dugang pa, ang E. cuniculi ribosome naluwas sa pagkawala sa mga tipik sa rRNA ug mga protina pinaagi sa pagpalambo sa abilidad sa paggamit sa gagmay nga mga molekula isip structural mimics sa degraded rRNA fragments ug mga protina.Sa kinatibuk-an, gipakita namon nga ang mga istruktura sa molekula nga dugay nang gihunahuna nga pagkunhod, pagkadaot, ug gipailalom sa makapaluya nga mga mutasyon adunay daghang mga mekanismo sa kompensasyon nga nagpadayon sila nga aktibo bisan pa sa grabe nga mga kontraksyon sa molekula.
Tungod kay kadaghanan sa mga grupo sa microbial parasites adunay talagsaon nga molekular nga mga himan sa pagpahimulos sa ilang mga panon, kita sa kasagaran adunay sa pagpalambo sa lain-laing mga therapeutics alang sa lain-laing mga grupo sa mga parasites1,2.Bisan pa, ang bag-ong ebidensya nagsugyot nga ang pipila ka mga aspeto sa ebolusyon sa parasito nagkasumpaki ug kadaghanan matag-an, nga nagpakita sa usa ka potensyal nga basehan alang sa halapad nga mga interbensyon sa pagtambal sa mga microbial parasites3,4,5,6,7,8,9.
Ang miaging trabaho nakaila sa usa ka komon nga ebolusyonaryong uso sa microbial parasites nga gitawag og genome reduction o genome decay10,11,12,13.Gipakita sa karon nga panukiduki nga kung ang mga mikroorganismo mobiya sa ilang libre nga pagkinabuhi nga kinabuhi ug mahimong mga intracellular parasite (o endosymbionts), ang ilang mga genome moagi sa hinay apan katingalahang mga metamorphoses sa milyon-milyon nga mga tuig9,11.Sa usa ka proseso nga nailhang genome decay, ang mga microbial parasite nagtigom ug makadaot nga mutasyon nga naghimo sa daghang importanteng mga gene ngadto sa pseudogenes, nga mosangpot sa hinay-hinay nga pagkawala sa gene ug mutational collapse14,15.Kini nga pagkahugno mahimong makaguba hangtod sa 95% sa mga gene sa labing karaan nga intracellular nga mga organismo kumpara sa suod nga relasyon nga libre nga buhi nga mga espisye.Busa, ang ebolusyon sa intracellular nga mga parasito usa ka tug-of-war tali sa duha ka magkaatbang nga pwersa: Darwinian natural selection, nga mitultol ngadto sa pag-uswag sa mga parasito, ug ang pagkahugno sa genome, paglabay sa mga parasito ngadto sa kalimot.Sa unsang paagi ang parasito nakahimo sa paggawas gikan niining tug-of-war ug pagpabilin sa kalihokan sa iyang molekular nga istruktura nagpabilin nga dili klaro.
Bisan kung ang mekanismo sa pagkadunot sa genome wala pa hingpit nga nasabtan, kini makita nga mahitabo tungod sa kanunay nga genetic drift.Tungod kay ang mga parasito nagpuyo sa gagmay, asexual, ug genetically limited nga populasyon, dili nila epektibong mawagtang ang makadaut nga mga mutasyon nga usahay mahitabo panahon sa DNA replication.Kini modala ngadto sa dili mausab nga panagtapok sa makadaot nga mutasyon ug pagkunhod sa parasite genome.Ingon usa ka sangputanan, ang parasito dili lamang mawad-an sa mga gene nga dili na kinahanglan alang sa pagpadayon niini sa intracellular nga palibot.Kini ang kawalay katakus sa mga populasyon sa parasito sa epektibong pagwagtang sa sporadic deleterious mutations nga maoy hinungdan nga kini nga mga mutasyon natapok sa tibuok genome, lakip ang ilang labing importante nga mga gene.
Kadaghanan sa atong kasamtangan nga pagsabot sa genome reduction gibase lamang sa mga pagtandi sa genome sequences, nga adunay gamay nga pagtagad sa mga kausaban sa aktwal nga mga molekula nga naghimo sa mga buluhaton sa housekeeping ug nagsilbing potensyal nga target sa droga.Gipakita sa mga pagtandi nga mga pagtuon nga ang palas-anon sa makadaot nga intracellular microbial mutations makita nga predispose sa mga protina ug nucleic acid nga dili mapilo ug magkahiusa, nga naghimo kanila nga labaw nga nagsalig sa chaperone ug sobra ka sensitibo sa kainit19,20,21,22,23.Dugang pa, ang lain-laing mga parasito—independente nga ebolusyon usahay gibulag sa 2.5 ka bilyon ka tuig—nakasinati og susama nga pagkawala sa kalidad nga mga sentro sa pagkontrol sa ilang protina synthesis5,6 ug mga mekanismo sa pag-ayo sa DNA24.Bisan pa, gamay ra ang nahibal-an bahin sa epekto sa intracellular nga estilo sa kinabuhi sa tanan nga uban pang mga kabtangan sa cellular macromolecules, lakip ang molecular adaptation sa usa ka pagtaas sa palas-anon sa makadaot nga mutasyon.
Niini nga buhat, aron mas masabtan ang ebolusyon sa mga protina ug nucleic acid sa intracellular microorganisms, among gitino ang istruktura sa ribosomes sa intracellular parasite Encephalitozoon cuniculi.Ang E. cuniculi kay sama sa fungus nga organismo nga sakop sa grupo sa parasitic microsporidia nga adunay talagsaon nga gagmay nga eukaryotic genome ug busa gigamit isip modelo nga mga organismo sa pagtuon sa genome decay25,26,27,28,29,30.Bag-ohay lang, ang cryo-EM ribosome nga istruktura gitino alang sa kasarangan nga pagkunhod sa mga genome sa Microsporidia, Paranosema locustae, ug Vairimorpha necatrix31,32 (~ 3.2 Mb genome).Kini nga mga istruktura nagsugyot nga ang pipila nga pagkawala sa pagpadako sa rRNA gibayran pinaagi sa pag-uswag sa mga bag-ong kontak tali sa kasikbit nga ribosomal nga mga protina o ang pagkuha sa bag-ong msL131,32 ribosomal nga mga protina.Ang Species Encephalitozoon (genome ~2.5 million bp), uban sa ilang pinakasuod nga paryente nga Ordospora, nagpakita sa kinatas-ang ang-ang sa genome reduction sa mga eukaryotes - sila adunay ubos pa sa 2000 ka protina-coding nga mga gene, ug gilauman nga ang ilang mga ribosome dili lamang walay rRNA expansion fragments (rRNA fragments nga nagpalahi tungod sa eukaryomal nga mga ribosom) homologues sa E. cuniculi genome26,27,28.Busa, nakahinapos kami nga ang E. cuniculi ribosome mahimong magpadayag sa wala pa nahibal-an nga mga estratehiya alang sa molecular adaptation sa genome decay.
Ang among cryo-EM nga istruktura nagrepresentar sa pinakagamay nga eukaryotic cytoplasmic ribosome nga ihulagway ug naghatag ug pagsabot kung giunsa ang kinatas-ang ang-ang sa pagkunhod sa genome makaapekto sa istruktura, asembliya, ug ebolusyon sa molekular nga makinarya nga hinungdanon sa selula.Among nakit-an nga ang E. cuniculi ribosome naglapas sa daghan sa kaylap nga gikonserbar nga mga prinsipyo sa RNA folding ug ribosome assembly, ug nakadiskobre sa usa ka bag-o, kaniadto wala mailhi nga ribosomal nga protina.Sa wala damha, gipakita namo nga ang microsporidia ribosomes nag-evolve sa abilidad sa paggapos sa gagmay nga mga molekula, ug nag-hypothesize nga ang pagputol sa rRNA ug mga protina nagpahinabog ebolusyonaryong mga inobasyon nga sa kataposan makahatag ug mapuslanong mga hiyas sa ribosome.
Aron mapauswag ang among pagsabot sa ebolusyon sa mga protina ug nucleic acid sa intracellular nga mga organismo, nakahukom kami nga ihimulag ang E. cuniculi spores gikan sa mga kultura sa mga nataptan nga mammalian cells aron maputli ang ilang mga ribosome ug matino ang istruktura niini nga mga ribosome.Lisud ang pagkuha og daghang parasitic microsporidia tungod kay ang microsporidia dili ma-culture sa usa ka nutrient medium.Hinunoa, sila motubo ug mosanay lamang sulod sa host cell.Busa, aron makuha ang E. cuniculi biomass alang sa ribosome purification, among nataptan ang mammalian kidney cell line nga RK13 nga adunay E. cuniculi spores ug gikultura kini nga mga nataptan nga mga selula sulod sa pipila ka semana aron tugotan ang E. cuniculi nga motubo ug modaghan.Gamit ang usa ka nataptan nga cell monolayer nga mga tunga sa metro kuwadrado, nakahimo kami sa pagputli sa mga 300 mg sa Microsporidia spores ug gigamit kini aron ihimulag ang mga ribosom.Dayon among gibalda ang giputli nga mga spores gamit ang glass beads ug gilain ang mga krudo nga ribosome gamit ang stepwise polyethylene glycol fractionation sa lysates.Kini nagtugot kanamo sa pagkuha sa gibana-bana nga 300 µg sa hilaw nga E. cuniculi ribosomes alang sa structural analysis.
Dayon among gikolekta ang cryo-EM nga mga hulagway gamit ang resulta nga ribosome sample ug giproseso kini nga mga hulagway gamit ang mga maskara nga katumbas sa dako nga ribosomal subunit, gamay nga subunit nga ulo, ug gamay nga subunit.Atol niini nga proseso, nakolekta namo ang mga hulagway sa mga 108,000 ribosomal nga mga partikulo ug gikalkula ang cryo-EM nga mga hulagway nga adunay resolusyon nga 2.7 Å (Supplementary Figures 1-3).Dayon gigamit namo ang cryoEM nga mga hulagway sa pagmodelo sa rRNA, ribosomal protein, ug hibernation factor Mdf1 nga may kalabutan sa E. cuniculi ribosomes (Fig. 1a, b).
usa ka Structure sa E. cuniculi ribosome sa complex nga adunay hibernation factor Mdf1 (pdb id 7QEP).b Mapa sa hibernation factor Mdf1 nga nalangkit sa E. cuniculi ribosome.c Secondary structure map nga nagtandi sa nabawi nga rRNA sa Microsporidian species ngadto sa nailhan nga ribosomal structures.Gipakita sa mga panel ang lokasyon sa amplified rRNA fragments (ES) ug ribosome active sites, lakip ang decoding site (DC), ang sarcinicin loop (SRL), ug ang peptidyl transferase center (PTC).d Ang densidad sa elektron nga katumbas sa sentro sa peptidyl transferase sa E. cuniculi ribosome nagsugyot nga kini nga catalytic site adunay parehas nga istruktura sa E. cuniculi parasite ug ang mga host niini, lakip ang H. sapiens.e, f Ang katugbang nga electron density sa decoding center (e) ug ang schematic structure sa decoding center (f) nagpakita nga ang E. cuniculi adunay residues U1491 imbes nga A1491 (E. coli numbering) sa daghang uban pang mga eukaryotes.Kini nga pagbag-o nagsugyot nga ang E. cuniculi mahimong sensitibo sa mga antibiotics nga nagpunting niini nga aktibo nga lugar.
Sukwahi sa natukod kaniadto nga mga istruktura sa V. necatrix ug P. locustae ribosomes (ang duha ka istruktura nagrepresentar sa sama nga microsporidia nga pamilya Nosematidae ug susama kaayo sa usag usa), 31,32 E. cuniculi ribosomes moagi sa daghang mga proseso sa rRNA ug protina fragmentation.Dugang nga denaturation (Supplementary Figures 4-6).Sa rRNA, ang labing talagsaon nga mga pagbag-o naglakip sa hingpit nga pagkawala sa gipadako nga 25S rRNA fragment ES12L ug partial degeneration sa h39, h41, ug H18 helices (Fig. 1c, Supplementary Fig. 4).Lakip sa mga ribosomal nga protina, ang labing katingad-an nga mga pagbag-o naglakip sa kompleto nga pagkawala sa eS30 nga protina ug pagpamubo sa eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17, ug eS7 nga mga protina (Supplementary Figures 4, 5).
Busa, ang grabe nga pagkunhod sa mga genome sa Encephalotozoon / Ordospora nga mga espisye gipakita sa ilang ribosome nga istruktura: Ang E. cuniculi ribosomes nakasinati sa labing katingad-an nga pagkawala sa sulud sa protina sa eukaryotic cytoplasmic ribosome nga gipailalom sa structural characterization, ug wala gani sila mga rRNA ug mga tipik sa protina nga kaylap nga gitipigan dili lamang sa tulo ka mga domain sa kinabuhi, apan sa mga eukaryotes sa kinabuhi.Ang istruktura sa E. cuniculi ribosome naghatag sa una nga molekular nga modelo alang niini nga mga pagbag-o ug nagpadayag sa mga panghitabo sa ebolusyon nga wala matagad sa parehas nga pagtandi nga genomics ug mga pagtuon sa intracellular biomolecular nga istruktura (Supplementary Fig. 7).Sa ubos, among gihulagway ang matag usa niini nga mga panghitabo uban sa ilang lagmit nga ebolusyonaryong sinugdanan ug ang ilang potensyal nga epekto sa ribosome function.
Among nakaplagan nga, dugang pa sa dagkong rRNA truncations, ang E. cuniculi ribosomes adunay rRNA variations sa usa sa ilang aktibong mga site.Bisan tuod ang peptidyl transferase center sa E. cuniculi ribosome adunay sama nga istruktura sa ubang mga eukaryotic ribosomes (Fig. 1d), ang decoding center lahi tungod sa sequence variation sa nucleotide 1491 (E. coli numbering, Fig. 1e, f).Kini nga obserbasyon importante tungod kay ang decoding site sa eukaryotic ribosomes kasagaran adunay mga residues G1408 ug A1491 kon itandi sa bacterial-type residues A1408 ug G1491.Kini nga kausaban nagpailalom sa lain-laing pagkasensitibo sa bacterial ug eukaryotic ribosomes ngadto sa aminoglycoside nga pamilya sa ribosomal antibiotics ug uban pang gagmay nga molekula nga target sa decoding site.Sa decoding site sa E. cuniculi ribosome, ang nahabilin nga A1491 gipulihan sa U1491, nga posibleng makamugna og usa ka talagsaon nga binding interface alang sa gagmay nga mga molekula nga nagpunting niining aktibo nga site.Ang sama nga A14901 nga variant anaa usab sa ubang microsporidia sama sa P. locustae ug V. necatrix, nga nagsugyot nga kini kaylap sa mga microsporidia species (Fig. 1f).
Tungod kay ang among E. cuniculi ribosome samples nahimulag gikan sa metabolically inactive spores, among gisulayan ang cryo-EM nga mapa sa E. cuniculi alang sa gihulagway kaniadto nga ribosome binding ubos sa stress o mga kondisyon sa kagutom.Ang mga hinungdan sa hibernation 31,32,36,37, 38. Gipares namo ang natukod na nga istruktura sa hibernating ribosome sa cryo-EM nga mapa sa E. cuniculi ribosome.Alang sa docking, ang S. cerevisiae ribosome gigamit sa complex nga adunay hibernation factor Stm138, locust ribosomes sa complex nga adunay Lso232 factor, ug V. necatrix ribosomes sa complex nga adunay Mdf1 ug Mdf231 nga mga hinungdan.Sa parehas nga oras, nakit-an namon ang densidad sa cryo-EM nga katumbas sa nahabilin nga hinungdan nga Mdf1.Sama sa Mdf1 nga nagbugkos sa V. necatrix ribosome, ang Mdf1 usab nagbugkos sa E. cuniculi ribosome, diin gibabagan niini ang E site sa ribosome, nga posibleng makatabang sa paghimo sa mga ribosom nga magamit kung ang mga spores sa parasito mahimong dili aktibo sa metabolismo sa dili aktibo nga lawas (Figure 2).).
Gibabagan sa Mdf1 ang E site sa ribosome, nga makita nga makatabang nga dili aktibo ang ribosome kung ang mga spora sa parasito mahimong dili aktibo sa metabolismo.Sa istruktura sa E. cuniculi ribosome, among nakita nga ang Mdf1 nagporma sa usa ka wala pa mailhi nga kontak sa L1 ribosome stem, ang bahin sa ribosome nga nagpadali sa pagpagawas sa deacylated tRNA gikan sa ribosome atol sa synthesis sa protina.Kini nga mga kontak nagsugyot nga ang Mdf1 nagbulag gikan sa ribosome gamit ang parehas nga mekanismo sa deacetylated tRNA, nga naghatag usa ka posible nga katin-awan kung giunsa ang ribosome nagtangtang sa Mdf1 aron ma-aktibo pag-usab ang synthesis sa protina.
Bisan pa, ang among istruktura nagpadayag sa usa ka wala mailhi nga kontak tali sa Mdf1 ug sa L1 ribosome leg (ang bahin sa ribosome nga makatabang sa pagpagawas sa deacylated tRNA gikan sa ribosome sa panahon sa synthesis sa protina).Sa partikular, ang Mdf1 naggamit sa sama nga mga kontak sama sa bahin sa siko sa deacylated tRNA molekula (Fig. 2).Kining wala pa mailhi nga molecular modeling nagpakita nga ang Mdf1 dissociate gikan sa ribosome gamit ang parehas nga mekanismo sama sa deacetylated tRNA, nga nagpatin-aw kung giunsa pagtangtang sa ribosome kini nga hibernation factor aron ma-reactivate ang synthesis sa protina.
Sa paghimo sa rRNA nga modelo, among nakita nga ang E. cuniculi ribosome adunay abnormally folded rRNA fragments, nga among gitawag nga fused rRNA (Fig. 3).Sa mga ribosom nga nagsangkad sa tulo ka dominyo sa kinabuhi, ang rRNA napilo ngadto sa mga istruktura diin ang kadaghanan sa rRNA nagbase sa base nga parisan ug napilo sa usag usa o nakig-uban sa ribosomal nga mga protina38,39,40.Bisan pa, sa E. cuniculi ribosomes, ang mga rRNA daw naglapas niini nga prinsipyo sa pagpilo pinaagi sa pag-convert sa pipila sa ilang mga helice ngadto sa gibuklad nga rRNA nga mga rehiyon.
Ang istruktura sa H18 25S rRNA helix sa S. cerevisiae, V. necatrix, ug E. cuniculi.Kasagaran, sa mga ribosom nga naglangkob sa tulo ka mga dominyo sa kinabuhi, kini nga linker naglikos sa usa ka RNA helix nga adunay 24 hangtod 34 nga nahabilin.Sa Microsporidia, sa kasukwahi, kini nga rRNA linker anam-anam nga gikunhoran ngadto sa duha ka single-stranded uridine-rich linkers nga adunay 12 lamang ka residues.Kadaghanan niini nga mga salin naladlad sa mga solvent.Ang numero nagpakita nga ang parasitic microsporidia daw naglapas sa kinatibuk-ang mga prinsipyo sa rRNA folding, diin rRNA bases kasagaran inubanan sa ubang mga base o nalambigit sa rRNA-protein interaksyon.Sa microsporidia, ang pipila ka mga tipik sa rRNA adunay dili maayo nga pilo, diin ang kanhi rRNA helix nahimong usa ka stranded nga tipik nga gipahaba hapit sa usa ka tul-id nga linya.Ang presensya niining dili kasagaran nga mga rehiyon nagtugot sa microsporidia rRNA sa pagbugkos sa layo nga mga tipik sa rRNA gamit ang gamay nga gidaghanon sa mga base sa RNA.
Ang labing talagsaong pananglitan niining ebolusyonaryong transisyon maobserbahan sa H18 25S rRNA helix (Fig. 3).Sa mga espisye gikan sa E. coli ngadto sa mga tawo, ang mga base niini nga rRNA helix adunay 24-32 nucleotides, nga nagporma og gamay nga dili regular nga helix.Sa kaniadto nga giila nga ribosomal nga mga istruktura gikan sa V. necatrix ug P. locustae, 31,32 ang mga base sa H18 helix partially uncoiled, apan ang nucleotide base pairing gipreserbar.Apan, sa E. cuniculi kini nga tipik sa rRNA nahimong pinakamubo nga mga linker 228UUUGU232 ug 301UUUUUUUUU307.Dili sama sa kasagaran nga mga tipik sa rRNA, kini nga mga sumpay nga puno sa uridine dili mag-coil o makahimo og daghang kontak sa mga ribosomal nga protina.Hinunoa, ilang gisagop ang solvent-open ug fully unfolded structures diin ang rRNA strands gipalugway halos tul-id.Kini nga gi-inat nga porma nagpatin-aw kon sa unsang paagi ang E. cuniculi naggamit lamang ug 12 ka base sa RNA aron pun-on ang 33 Å nga gintang tali sa H16 ug H18 rRNA helice, samtang ang ubang mga espisye nagkinahanglan ug labing menos doble sa gidaghanon sa rRNA base aron mapuno ang kal-ang.
Sa ingon, mahimo natong ipakita nga, pinaagi sa kusog nga dili maayo nga pagpilo, ang parasitic microsporidia nakamugna og usa ka estratehiya aron makontrata bisan kadtong mga bahin sa rRNA nga nagpabilin nga lapad nga gitipigan sa mga espisye sa tulo ka dominyo sa kinabuhi.Dayag, pinaagi sa pagtipon sa mga mutasyon nga nagbag-o sa rRNA helice ngadto sa mugbo nga poly-U linkers, ang E. cuniculi makahimo sa dili kasagaran nga mga tipik sa rRNA nga adunay pipila ka nucleotides kutob sa mahimo alang sa ligation sa distal nga mga tipik sa rRNA.Makatabang kini sa pagpatin-aw kung giunsa nakab-ot sa microsporidia ang usa ka mahinuklugong pagkunhod sa ilang sukaranan nga istruktura sa molekula nga wala mawala ang ilang integridad sa istruktura ug gamit.
Ang laing talagsaon nga bahin sa E. cuniculi rRNA mao ang dagway sa rRNA nga walay mga thickenings (Fig. 4).Ang mga bulge maoy mga nucleotide nga walay mga pares sa base nga motipas gikan sa RNA helix imbes magtago niini.Kadaghanan sa rRNA protrusions naglihok isip molekular adhesives, nga nagtabang sa pagbugkos sa kasikbit nga ribosomal nga mga protina o uban pang mga tipik sa rRNA.Pipila sa mga bulge naglihok isip mga bisagra, nga nagtugot sa rRNA helix sa pag-flex ug pagpilo sa maayo alang sa produktibo nga protina synthesis 41 .
a Usa ka rRNA protrusion (S. cerevisiae numbering) wala sa E. cuniculi ribosome structure, apan anaa sa kadaghanan sa ubang mga eukaryotes b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens, ug E. cuniculi internal ribosomes.ang mga parasito kulang sa daghan sa karaan, gikonserbar nga rRNA bulge.Kini nga mga thickening nagpalig-on sa istruktura sa ribosome;busa, ang ilang pagkawala sa microsporidia nagpakita sa usa ka pagkunhod sa kalig-on sa rRNA pagpilo sa microsporidia parasites.Ang pagtandi sa P stems (L7/L12 stems sa bacteria) nagpakita nga ang pagkawala sa rRNA bumps usahay motakdo sa dagway sa bag-ong bumps sunod sa nawala nga bumps.Ang H42 helix sa 23S/28S rRNA adunay karaan nga bulge (U1206 sa Saccharomyces cerevisiae) nga gibanabana nga labing menos 3.5 bilyon ka tuig tungod sa proteksyon niini sa tulo ka dominyo sa kinabuhi.Sa microsporidia, kini nga bulge giwagtang.Bisan pa, usa ka bag-ong bulge ang nagpakita sunod sa nawala nga bulge (A1306 sa E. cuniculi).
Talagsaon, among nakita nga ang E. cuniculi ribosomes kulang sa kadaghanan sa rRNA bulges nga makita sa ubang mga espisye, lakip ang labaw sa 30 ka bulge nga gitipigan sa ubang mga eukaryote (Fig. 4a).Kini nga pagkawala nagwagtang sa daghang mga kontak tali sa ribosomal subunits ug kasikbit nga rRNA helice, usahay nagmugna og dagkong mga haw-ang nga mga lungag sulod sa ribosome, nga naghimo sa E. cuniculi ribosome nga mas porous kon itandi sa mas tradisyonal nga ribosomes (Fig. 4b).Ilabi na, among nahibal-an nga kadaghanan niini nga mga bulge nawala usab sa una nga giila nga V. necatrix ug P. locustae ribosome nga mga istruktura, nga wala matagad sa nangaging mga structural analysis31,32.
Usahay ang pagkawala sa rRNA bulges giubanan sa pag-uswag sa bag-ong mga bulge sunod sa nawala nga bulge.Pananglitan, ang ribosomal P-stem adunay usa ka U1208 bulge (sa Saccharomyces cerevisiae) nga naluwas gikan sa E. coli ngadto sa mga tawo ug busa gibanabana nga 3.5 bilyon ka tuig ang edad.Atol sa synthesis sa protina, kini nga bulge makatabang sa P stem nga molihok tali sa bukas ug sirado nga mga porma aron ang ribosome maka-recruit sa mga hinungdan sa paghubad ug ihatud kini sa aktibo nga lugar.Sa E. cuniculi ribosomes, kini nga thickening wala;bisan pa niana, ang usa ka bag-ong thickening (G883) nga nahimutang lamang sa tulo ka base nga mga parisan makatampo sa pagpasig-uli sa labing maayo nga pagka-flexible sa P stem (Fig. 4c).
Ang among datos sa rRNA nga walay mga bulge nagsugyot nga ang pagminus sa rRNA dili limitado sa pagkawala sa mga elemento sa rRNA sa ibabaw sa ribosome, apan mahimo usab nga maglakip sa ribosome nucleus, nga nagmugna sa usa ka parasite-specific molekular nga depekto nga wala pa gihulagway sa libre nga buhi nga mga selula.buhi nga mga espisye ang naobserbahan.
Human sa pagmodelo sa canonical ribosomal proteins ug rRNA, among nakita nga ang conventional ribosomal components dili makapatin-aw sa tulo ka bahin sa cryo-EM image.Ang duha niini nga mga tipik gamay nga molekula sa gidak-on (Fig. 5, Supplementary Fig. 8).Ang unang bahin mao ang sandwiched sa taliwala sa ribosomal protina uL15 ug eL18 sa usa ka posisyon nga sagad okupar sa C-terminus sa eL18, nga gipamub-an sa E. cuniculi.Bisan tuod dili nato mahibal-an ang pagkatawo niini nga molekula, ang gidak-on ug porma niining densidad nga isla maayo nga gipatin-aw pinaagi sa presensya sa mga molekula sa spermidine.Ang pagbugkos niini sa ribosome gipalig-on pinaagi sa microsporidia-specific mutations sa uL15 proteins (Asp51 ug Arg56), nga daw nagdugang sa affinity sa ribosome alang niining gamay nga molekula, tungod kay gitugotan nila ang uL15 sa pagputos sa gamay nga molekula ngadto sa usa ka ribosomal nga istruktura.Dugang nga Hulagway 2).8, dugang nga datos 1, 2).
Cryo-EM imaging nga nagpakita sa presensya sa mga nucleotides sa gawas sa ribose nga gigapos sa E. cuniculi ribosome.Sa E. cuniculi ribosome, kini nga nucleotide nag-okupar sa samang dapit sa 25S rRNA A3186 nucleotide (Saccharomyces cerevisiae numbering) sa kadaghanan sa ubang mga eukaryotic ribosome.b Sa ribosomal nga istruktura sa E. cuniculi, kini nga nucleotide nahimutang sa taliwala sa mga ribosomal nga protina uL9 ug eL20, sa ingon nagpalig-on sa kontak tali sa duha ka protina.cd eL20 sequence conservation analysis sa microsporidia species.Ang phylogenetic tree sa Microsporidia species (c) ug multiple sequence alignment sa eL20 protein (d) nagpakita nga ang nucleotide-binding residues F170 ug K172 gitipigan sa kasagaran nga Microsporidia, gawas sa S. lophii, gawas sa sayo nga branching Microsporidia, nga nagpabilin sa ES39L nga extension.e Kini nga numero nagpakita nga ang nucleotide-binding residues F170 ug K172 anaa lamang sa eL20 sa kaayo nga pagkunhod sa microsporidia genome, apan dili sa ubang mga eukaryote.Sa kinatibuk-an, kini nga mga datos nagsugyot nga ang Microsporidian ribosomes nakahimo og usa ka nucleotide binding site nga makita nga nagbugkos sa mga molekula sa AMP ug gigamit kini aron mapalig-on ang mga interaksyon sa protina-protina sa ribosomal nga istruktura.Ang taas nga konserbasyon sa kini nga binding site sa Microsporidia ug ang pagkawala niini sa ubang mga eukaryote nagsugyot nga kini nga site mahimo’g maghatag usa ka pinili nga bentaha nga mabuhi alang sa Microsporidia.Busa, ang nucleotide-binding pocket sa microsporidia ribosome dili makita nga usa ka degenerate feature o katapusan nga porma sa rRNA degradation sama sa gihulagway kaniadto, kondili usa ka mapuslanon nga ebolusyonaryong inobasyon nga nagtugot sa microsporidia ribosome sa direktang paggapos sa gagmay nga mga molekula, gamit kini isip molekular nga mga bloke sa pagtukod.mga bloke sa pagtukod alang sa mga ribosom.Kini nga pagkadiskobre naghimo sa microsporidia ribosome nga bugtong ribosome nga nahibal-an nga naggamit sa usa ka nucleotide isip structural building block niini.f Hypothetical evolutionary pathway nga nakuha gikan sa nucleotide binding.
Ang ikaduha nga ubos nga gibug-aton sa molekula nahimutang sa interface tali sa ribosomal nga protina uL9 ug eL30 (Fig. 5a).Kini nga interface gihulagway kaniadto sa istruktura sa Saccharomyces cerevisiae ribosome isip binding site para sa 25S nucleotide sa rRNA A3186 (bahin sa ES39L rRNA extension)38.Gipakita nga sa degenerate nga P. locustae ES39L ribosomes, kini nga interface nagbugkos sa usa ka wala mailhi nga single nucleotide 31, ug gituohan nga kini nga nucleotide usa ka pagkunhod sa katapusang porma sa rRNA, diin ang gitas-on sa rRNA mao ang ~ 130-230 nga mga base.Ang ES39L gipaubos sa usa ka nucleotide 32.43.Ang among cryo-EM nga mga imahe nagsuporta sa ideya nga ang density mahimong ipasabut sa mga nucleotide.Bisan pa, ang mas taas nga resolusyon sa among istruktura nagpakita nga kini nga nucleotide usa ka extraribosomal nga molekula, posible nga AMP (Fig. 5a, b).
Gipangutana dayon namo kung ang nucleotide binding site nagpakita sa E. cuniculi ribosome o kung kini naglungtad kaniadto.Tungod kay ang pagbugkos sa nucleotide nag-una nga gipataliwala sa mga residu sa Phe170 ug Lys172 sa eL30 ribosomal nga protina, among gisusi ang pagpreserba niini nga mga residu sa 4396 nga representante nga eukaryotes.Sama sa kaso sa uL15 sa ibabaw, among nakaplagan nga ang Phe170 ug Lys172 residues kay gikonserbar lang pag-ayo sa tipikal nga Microsporidia, apan wala sa ubang mga eukaryote, lakip na ang atypical Microsporidia Mitosporidium ug Amphiamblys, diin ang ES39L rRNA fragment wala mapakunhod 44, 45, 45, .-e).
Gihiusa, kini nga mga datos nagsuporta sa ideya nga ang E. cuniculi ug posible nga uban pang kanonikal nga microsporidia nag-uswag sa katakus nga epektibo nga makuha ang daghang mga gagmay nga metabolite sa istruktura sa ribosome aron mabayran ang pagkunhod sa lebel sa rRNA ug protina.Sa pagbuhat sa ingon, nakahimo sila og usa ka talagsaon nga abilidad sa pagbugkos sa mga nucleotides sa gawas sa ribosome, nga nagpakita nga ang mga parasito nga molekular nga mga istruktura mobaylo pinaagi sa pagkuha sa daghang gagmay nga mga metabolite ug paggamit niini isip estruktura nga mimics sa degraded nga RNA ug mga tipik sa protina..
Ang ikatulo nga unsimulated nga bahin sa among cryo-EM nga mapa, nga makita sa dako nga ribosomal subunit.Ang medyo taas nga resolusyon (2.6 Å) sa among mapa nagsugyot nga kini nga densidad iya sa mga protina nga adunay talagsaon nga mga kombinasyon sa dagkong mga residu sa kadena sa kilid, nga nagtugot kanamo sa pag-ila niini nga densidad isip usa ka kaniadto wala mailhi nga ribosomal nga protina nga among giila nga Kini ginganlan og msL2 (Microsporidia-spesipikong protina L2) (mga pamaagi, numero 6).Gipakita sa among pagpangita sa homology nga ang msL2 gitipigan sa Microsporidia clade sa genus Encephaliter ug Orosporidium, apan wala sa ubang mga espisye, lakip ang ubang Microsporidia.Sa ribosomal nga istruktura, ang msL2 nag-okupar sa usa ka gintang nga naporma sa pagkawala sa gipalawig nga ES31L rRNA.Niini nga kahaw-ang, ang msL2 makatabang sa pagpalig-on sa pagpilo sa rRNA ug mahimong mabayran ang pagkawala sa ES31L (Figure 6).
usa ka Electron density ug modelo sa Microsporidia-specific ribosomal protein msL2 nga makita sa E. cuniculi ribosomes.b Kadaghanan sa mga eukaryotic ribosome, lakip ang 80S ribosome sa Saccharomyces cerevisiae, adunay ES19L rRNA amplification nga nawala sa kadaghanan sa Microsporidian species.Ang kaniadto natukod nga istruktura sa V. necatrix microsporidia ribosome nagsugyot nga ang pagkawala sa ES19L niini nga mga parasito gibayran sa ebolusyon sa bag-ong msL1 ribosomal nga protina.Niini nga pagtuon, among nakaplagan nga ang E. cuniculi ribosome nakahimo usab og dugang nga ribosomal RNA mimic protein isip usa ka dayag nga bayad sa pagkawala sa ES19L.Bisan pa, ang msL2 (karon gi-annotate ingon nga hypothetical nga ECU06_1135 nga protina) ug msL1 adunay lainlaing mga gigikanan sa istruktura ug ebolusyon.c Kini nga pagkadiskobre sa henerasyon sa ebolusyonaryong wala'y kalabutan nga msL1 ug msL2 ribosomal nga mga protina nagsugyot nga kung ang mga ribosom magtigum og makadaot nga mutasyon sa ilang rRNA, makab-ot nila ang wala'y sama nga lebel sa pagkalain-lain sa komposisyon bisan sa gamay nga subset sa suod nga mga espisye.Kini nga pagkadiskobre makatabang sa pagpatin-aw sa gigikanan ug ebolusyon sa mitochondrial ribosome, nga nailhan tungod sa pagkunhod sa rRNA ug abnormal nga pagkausab sa komposisyon sa protina sa mga espisye.
Gikumpara dayon namo ang msL2 nga protina sa naunang gihulagway nga msL1 nga protina, ang bugtong nailhan nga microsporidia-specific ribosomal nga protina nga makita sa V. necatrix ribosome.Gusto namon nga sulayan kung ang msL1 ug msL2 adunay kalabotan sa ebolusyon.Gipakita sa among pag-analisar nga ang msL1 ug msL2 nag-okupar sa parehas nga lungag sa ribosomal nga istruktura, apan adunay lainlaing panguna ug tertiary nga mga istruktura, nga nagpaila sa ilang independente nga gigikanan sa ebolusyon (Fig. 6).Sa ingon, ang among pagkadiskobre sa msL2 naghatag og ebidensya nga ang mga grupo sa mga compact eukaryotic species mahimo nga independente nga magbag-o sa istruktura nga lahi nga ribosomal nga mga protina aron mabayran ang pagkawala sa mga tipik sa rRNA.Nailhan kini nga nakit-an nga kadaghanan sa cytoplasmic eukaryotic ribosomes adunay usa ka invariant nga protina, lakip ang parehas nga pamilya sa 81 ribosomal nga protina.Ang dagway sa msL1 ug msL2 sa lain-laing mga clades sa microsporidia agig tubag sa pagkawala sa gipalapad nga mga bahin sa rRNA nagsugyot nga ang pagkadaot sa molekular nga arkitektura sa parasito hinungdan sa mga parasito nga mangita og bayad nga mutasyon, nga sa katapusan mahimong hinungdan sa ilang pag-angkon sa lainlaing mga populasyon sa parasito.mga istruktura.
Sa katapusan, sa dihang nahuman na ang among modelo, among gitandi ang komposisyon sa E. cuniculi ribosome nga gitagna gikan sa genome sequence.Daghang mga ribosomal nga protina, lakip ang eL14, eL38, eL41, ug eS30, kaniadto gihunahuna nga nawala gikan sa E. cuniculi genome tungod sa dayag nga pagkawala sa ilang mga homologue gikan sa E. cuniculi genome.Ang pagkawala sa daghang mga ribosomal nga protina gitagna usab sa kadaghanan sa uban pang mga labi nga pagkunhod sa intracellular nga mga parasito ug endosymbionts.Pananglitan, bisan pa nga kadaghanan sa libre nga buhi nga bakterya adunay parehas nga pamilya sa 54 nga ribosomal nga mga protina, 11 lamang sa kini nga mga pamilya sa protina ang adunay makit-an nga mga homologue sa matag gi-analisa nga genome sa bakterya nga gipugngan sa host.Sa pagsuporta niini nga ideya, ang pagkawala sa ribosomal nga mga protina naobserbahan sa V. necatrix ug P. locustae microsporidia, nga kulang sa eL38 ug eL4131,32 nga mga protina.
Bisan pa, ang among mga istruktura nagpakita nga ang eL38, eL41, ug eS30 lamang ang nawala sa E. cuniculi ribosome.Ang eL14 nga protina gitipigan ug gipakita sa among istruktura kung nganong kini nga protina dili makit-an sa pagpangita sa homology (Fig. 7).Sa E. cuniculi ribosomes, kadaghanan sa eL14 binding site nawala tungod sa pagkadaut sa rRNA-amplified ES39L.Sa pagkawala sa ES39L, ang eL14 nawad-an sa kadaghanan sa iyang sekondaryang istruktura, ug ang 18% lamang sa eL14 nga han-ay parehas sa E. cuniculi ug S. cerevisiae.Talagsaon kining dili maayo nga pagpreserbar sa han-ay tungod kay bisan ang Saccharomyces cerevisiae ug Homo sapiens—mga organismo nga milambo og 1.5 ka bilyon ka tuig ang gilay-on—nag-ambit ug labaw sa 51% sa parehas nga mga residu sa eL14.Kining anomalosong pagkawala sa konserbasyon nagpatin-aw nganong ang E. cuniculi eL14 sa pagkakaron gi-annotate isip putative M970_061160 protein ug dili isip eL1427 ribosomal protein.
ug Ang Microsporidia ribosome nawala ang ES39L rRNA extension, nga partially giwagtang ang eL14 ribosomal protein binding site.Kung wala ang ES39L, ang eL14 microspore nga protina nakaagi sa pagkawala sa sekondaryang istruktura, diin ang kanhi rRNA-binding α-helix degenerate ngadto sa gamay nga gitas-on nga loop.b Multiple sequence alignment nagpakita nga ang eL14 nga protina kay gikonserba pag-ayo sa eukaryotic species (57% sequence identity tali sa yeast ug human homologues), pero dili maayo nga conserved ug divergent sa microsporidia (diin dili mosobra sa 24% sa residues ang parehas sa eL14 homologue).gikan sa S. cerevisiae o H. sapiens).Kining dili maayo nga pagkonserba sa han-ay ug pagkausab-usab sa sekondaryang istruktura nagpatin-aw nganong ang eL14 homologue wala pa makita sa E. cuniculi ug nganong kini nga protina gituohan nga nawala sa E. cuniculi.Sa kasukwahi, ang E. cuniculi eL14 kaniadto gi-annotate isip usa ka putative M970_061160 nga protina.Kini nga obserbasyon nagsugyot nga ang microsporidia genome diversity sa pagkakaron gipasobrahan sa pagtan-aw: pipila ka mga gene nga gituohan karon nga nawala sa microsporidia sa pagkatinuod gipreserbar, bisan pa sa mga lahi kaayo nga mga porma;hinoon, ang uban gituohan nga nag-code alang sa microsporidia nga mga gene alang sa mga protina nga espesipiko sa ulod (pananglitan, ang hypothetical nga protina nga M970_061160) aktuwal nga nag-code alang sa lainlain kaayo nga mga protina nga makita sa ubang mga eukaryote.
Kini nga pagpangita nagsugyot nga ang rRNA denaturation mahimong mosangpot sa usa ka dramatikong pagkawala sa sequence conservation sa kasikbit nga ribosomal nga mga protina, nga naghimo niini nga mga protina nga dili mamatikdan alang sa mga pagpangita sa homology.Sa ingon, mahimo natong palabihon ang aktuwal nga lebel sa pagkadaot sa molekula sa gagmay nga mga organismo sa genome, tungod kay ang pipila nga mga protina nga gihunahuna nga nawala nagpadayon, bisan pa sa mga pagbag-o nga porma.
Sa unsang paagi ang mga parasito makapabilin sa pag-obra sa ilang molekular nga mga makina ubos sa mga kondisyon sa grabeng pagkunhod sa genome?Gitubag sa among pagtuon kini nga pangutana pinaagi sa paghulagway sa komplikado nga istruktura sa molekula (ribosome) sa E. cuniculi, usa ka organismo nga adunay usa sa labing gamay nga eukaryotic genome.
Nahibal-an sa hapit duha ka dekada nga ang mga molekula sa protina ug RNA sa mga microbial parasite kanunay nga lahi sa ilang mga homologous nga molekula sa libre nga buhi nga mga espisye tungod kay kulang sila sa mga sentro sa pagkontrol sa kalidad, gikunhuran sa 50% sa ilang gidak-on sa libre nga buhi nga mga mikrobyo, ug uban pa.daghang makapaluya nga mutasyon nga makadaot sa pagpilo ug pag-obra.Pananglitan, ang mga ribosom sa gagmay nga genome nga mga organismo, lakip ang daghang mga intracellular parasite ug endosymbionts, gilauman nga kulang sa pipila ka mga ribosomal nga protina ug hangtod sa un-tersiya sa rRNA nucleotides kon itandi sa libre nga buhi nga mga espisye 27, 29, 30, 49. Bisan pa, ang paagi sa paglihok niini nga mga molekula sa parasito nagpabilin nga usa ka panguna nga misteryo pinaagi sa compurative.
Gipakita sa among pagtuon nga ang istruktura sa mga macromolecules makapadayag sa daghang mga aspeto sa ebolusyon nga lisud makuha gikan sa tradisyonal nga pagtandi sa genomic nga mga pagtuon sa intracellular parasites ug uban pang mga host-restricted nga mga organismo (Supplementary Fig. 7).Pananglitan, ang panig-ingnan sa eL14 nga protina nagpakita nga mahimo natong sobra ang pagtantiya sa aktuwal nga ang-ang sa pagkadaot sa molekular nga kagamitan sa mga parasitic species.Ang mga encephalitic parasite karon gituohan nga adunay gatosan ka microsporidia-specific nga mga gene.Bisan pa, ang among mga resulta nagpakita nga ang pipila niini nga daw piho nga mga gene sa tinuud lahi ra kaayo nga mga variant sa mga gene nga kasagaran sa ubang mga eukaryote.Dugang pa, ang panig-ingnan sa msL2 nga protina nagpakita kung giunsa nato pagbaliwala ang bag-ong ribosomal nga mga protina ug gipakamenos ang sulod sa parasitic molecular machines.Ang panig-ingnan sa gagmay nga mga molekula nagpakita kung giunsa naton mataligam-an ang labing kaabtik nga mga pagbag-o sa mga istruktura nga molekular nga parasito nga makahatag kanila bag-ong biolohikal nga kalihokan.
Sa tingub, kini nga mga resulta makapauswag sa atong pagsabot sa mga kalainan tali sa mga molekular nga istruktura sa mga host-restricted nga mga organismo ug sa ilang mga katugbang sa libre nga buhi nga mga organismo.Gipakita namo nga ang mga molecular machine, dugay nang gihunahuna nga mubu, madunot, ug mapailalom sa lainlaing makapaluya nga mutasyon, sa baylo adunay usa ka hugpong sa sistematikong wala matagad nga dili kasagaran nga mga bahin sa istruktura.
Sa laing bahin, ang non-bulky rRNA fragments ug fused fragment nga among nakit-an sa ribosomes sa E. cuniculi nagsugyot nga ang genome reduction mahimong mag-usab bisan kadtong mga bahin sa batakang molekular nga makinarya nga gipreserbar sa tulo ka dominyo sa kinabuhi - human sa halos 3.5 bilyon ka tuig.independente nga ebolusyon sa mga espisye.
Ang bulge-free ug fused rRNA tipik sa E. cuniculi ribosomes mao ang sa partikular nga interes sa kahayag sa miaging mga pagtuon sa RNA molekula sa endosymbiotic bakterya.Pananglitan, sa aphid endosymbiont Buchnera aphidicola, rRNA ug tRNA molekula gipakita nga adunay temperatura-sensitive istruktura tungod sa A + T komposisyon bias ug sa usa ka taas nga proporsyon sa non-canonical base pares20,50.Kini nga mga pagbag-o sa RNA, ingon man ang mga pagbag-o sa mga molekula sa protina, gihunahuna karon nga responsable sa sobra nga pagsalig sa mga endosymbionts sa mga kauban ug ang kawalay katakus sa mga endosymbionts sa pagbalhin sa kainit 21, 23.Bisan kung ang parasitic microsporidia rRNA adunay lahi nga mga pagbag-o sa istruktura, ang kinaiya niini nga mga pagbag-o nagsugyot nga ang pagkunhod sa kalig-on sa thermal ug mas taas nga pagsalig sa mga chaperone nga protina mahimo’g sagad nga mga bahin sa mga molekula sa RNA sa mga organismo nga adunay pagkunhod sa mga genome.
Sa laing bahin, gipakita sa among mga istruktura nga ang parasite microsporidia nag-uswag sa usa ka talagsaon nga abilidad sa pagbatok sa lapad nga gitipigan nga rRNA ug mga tipik sa protina, nga nagpalambo sa katakus sa paggamit sa daghan ug dali nga magamit nga gagmay nga mga metabolite ingon istruktura nga pagsundog sa degenerate rRNA ug mga tipik sa protina.Pagkadaot sa istruktura sa molekula..Kini nga opinyon gisuportahan sa kamatuoran nga ang gagmay nga mga molekula nga nag-compensate sa pagkawala sa mga tipik sa protina sa rRNA ug ribosomes sa E. cuniculi nagbugkos sa microsporidia-specific residues sa uL15 ug eL30 nga mga protina.Kini nagsugyot nga ang pagbugkos sa gagmay nga mga molekula ngadto sa mga ribosom mahimong usa ka produkto sa positibo nga pagpili, diin ang Microsporidia-specific mutations sa ribosomal nga mga protina gipili alang sa ilang abilidad sa pagdugang sa affinity sa ribosomes alang sa gagmay nga mga molekula, nga mahimong mosangpot sa mas episyente nga ribosomal nga mga organismo.Ang pagkadiskobre nagpadayag sa usa ka maalamon nga kabag-ohan sa molekular nga istruktura sa mga mikrobyo nga parasito ug naghatag kanato og mas maayo nga pagsabot kon sa unsang paagi ang mga molekula sa parasito nga mga istruktura nagpadayon sa ilang gimbuhaton bisan pa sa pagkunhod sa ebolusyon.
Sa pagkakaron, ang pag-ila niining gagmay nga mga molekula nagpabiling dili klaro.Dili klaro kung ngano nga ang hitsura niining gagmay nga mga molekula sa ribosomal nga istruktura lahi sa taliwala sa mga species sa microsporidia.Sa partikular, dili klaro kung nganong ang nucleotide binding naobserbahan sa ribosomes sa E. cuniculi ug P. locustae, ug dili sa ribosomes sa V. necatrix, bisan pa sa presensya sa F170 residue sa eL20 ug K172 nga mga protina sa V. necatrix.Kini nga pagtangtang mahimong tungod sa nahabilin nga 43 uL6 (naa kasikbit sa nucleotide binding pocket), nga tyrosine sa V. necatrix ug dili threonine sa E. cuniculi ug P. locustae.Ang dako nga humot nga kadena sa kilid sa Tyr43 mahimong makabalda sa pagbugkos sa nucleotide tungod sa steric overlap.Sa laing bahin, ang dayag nga pagtangtang sa nucleotide mahimong tungod sa ubos nga resolusyon sa cryo-EM imaging, nga makababag sa pagmodelo sa V. necatrix ribosomal nga mga tipik.
Sa laing bahin, ang among trabaho nagsugyot nga ang proseso sa pagkadunot sa genome mahimong usa ka puwersa sa pag-imbento.Sa partikular, ang istruktura sa E. cuniculi ribosome nagsugyot nga ang pagkawala sa rRNA ug mga tipik sa protina sa microsporidia ribosome nagmugna sa presyur sa ebolusyon nga nagpasiugda sa mga pagbag-o sa istruktura sa ribosome.Kini nga mga variant nahitabo layo sa aktibo nga lugar sa ribosome ug makita nga makatabang sa pagpadayon (o pagpasig-uli) sa labing maayo nga ribosome nga asembliya nga kung dili mabalda sa pagkunhod sa rRNA.Kini nagsugyot nga ang usa ka mayor nga kabag-ohan sa microsporidia ribosome mopatim-aw nga milambo ngadto sa usa ka panginahanglan sa buffer gene drift.
Tingali kini labing maayo nga gihulagway pinaagi sa pagbugkos sa nucleotide, nga wala pa makita sa ubang mga organismo hangtod karon.Ang kamatuoran nga ang nucleotide-binding residues anaa sa tipikal nga microsporidia, apan dili sa ubang mga eukaryote, nagsugyot nga ang nucleotide-binding sites dili lang mga relic nga naghulat nga mawala, o ang katapusang dapit alang sa rRNA nga ibalik sa porma sa indibidwal nga mga nucleotides.Hinuon, kini nga site ingon usa ka mapuslanon nga bahin nga mahimo’g milambo sa daghang mga hugna sa positibo nga pagpili.Ang mga lugar nga nagbugkos sa nucleotide mahimong usa ka produkto sa natural nga pagpili: sa higayon nga ang ES39L madaot, ang microsporidia mapugos sa pagpangita og bayad aron mapasig-uli ang labing maayo nga ribosome biogenesis kung wala ang ES39L.Tungod kay kini nga nucleotide makasundog sa mga kontak sa molekula sa A3186 nucleotide sa ES39L, ang molekula sa nucleotide mahimong usa ka bloke sa pagtukod sa ribosome, ang pagbugkos niini dugang nga gipauswag pinaagi sa mutation sa eL30 nga han-ay.
Mahitungod sa molecular evolution sa intracellular parasites, gipakita sa among pagtuon nga ang pwersa sa Darwinian nga natural nga pagpili ug genetic drift sa genome decay wala molihok nga managsama, apan nag-oscillate.Una, ang genetic drift nagwagtang sa importante nga mga bahin sa biomolecules, nga naghimo sa kompensasyon nga gikinahanglan kaayo.Sa diha lamang nga ang mga parasito makatagbaw niini nga panginahanglan pinaagi sa Darwinian natural selection nga ang ilang mga macromolecules adunay kahigayonan sa pagpalambo sa ilang labing impresibo ug bag-ong mga kinaiya.Importante, ang ebolusyon sa nucleotide binding sites sa E. cuniculi ribosome nagsugyot nga kining loss-to-gain pattern sa molecular evolution dili lang mo-amortize sa makadaut nga mutasyon, apan usahay maghatag ug bag-ong mga function sa parasitic macromolecules.
Kini nga ideya nahiuyon sa moving equilibrium theory ni Sewell Wright, nga nag-ingon nga ang estrikto nga sistema sa natural selection naglimite sa abilidad sa mga organismo sa pagbag-o51,52,53.Bisan pa, kung ang genetic drift makabalda sa natural nga pagpili, kini nga mga drift makahimo og mga pagbag-o nga dili sa ilang kaugalingon mapahiangay (o makadaot pa gani) apan mosangpot sa dugang nga mga pagbag-o nga naghatag og mas taas nga kahimsog o bag-ong biolohikal nga kalihokan.Gisuportahan sa among balangkas kini nga ideya pinaagi sa pag-ilustrar nga ang parehas nga klase sa mutation nga nagpamenos sa fold ug function sa usa ka biomolekul makita nga mao ang panguna nga hinungdan sa pag-uswag niini.Nahiuyon sa win-win nga ebolusyonaryong modelo, ang among pagtuon nagpakita nga ang pagkadunot sa genome, nga tradisyonal nga gitan-aw ingon usa ka degenerative nga proseso, usa usab ka nag-unang drayber sa kabag-ohan, usahay ug tingali kanunay nga gitugotan ang mga macromolecule nga makakuha og bag-ong mga kalihokan sa parasitiko.makagamit kanila.