Tankewol foar jo besite oan Nature.com. De browserferzje dy't jo brûke hat beheinde CSS-stipe. Foar de bêste ûnderfining riede wy jo oan om in bywurke browser te brûken (of kompatibiliteitsmodus yn Internet Explorer út te skeakeljen). Yn 'e tuskentiid, om trochgeande stipe te garandearjen, sille wy de side sûnder stilen en JavaScript werjaan.
De evolúsje fan mikrobiële parasiten omfettet in tsjinwurking tusken natuerlike seleksje, dy't derfoar soarget dat parasiten ferbetterje, en genetyske drift, dy't derfoar soarget dat parasiten genen ferlieze en skealike mutaasjes opbouwe. Hjir, om te begripen hoe't dizze tsjinwurking plakfynt op 'e skaal fan in inkele makromolekule, beskriuwe wy de kryo-EM-struktuer fan it ribosoom fan Encephalitozoon cuniculi, in eukaryotysk organisme mei ien fan 'e lytste genomen yn 'e natuer. De ekstreme reduksje fan rRNA yn E. cuniculi-ribosomen giet mank mei noch nea earder sjoen strukturele feroarings, lykas de evolúsje fan earder ûnbekende fusearre rRNA-linkers en rRNA sûnder útstulpingen. Derneist oerlibbe it E. cuniculi-ribosoom it ferlies fan rRNA-fragminen en proteïnen troch it fermogen te ûntwikkeljen om lytse molekulen te brûken as strukturele mimiken fan degradearre rRNA-fragminen en proteïnen. Oer it algemien litte wy sjen dat molekulêre struktueren dy't lang tocht waarden te wêzen fermindere, degenerearre en ûnderwurpen oan slopende mutaasjes, in oantal kompensaasjemeganismen hawwe dy't se aktyf hâlde nettsjinsteande ekstreme molekulêre kontraksjes.
Omdat de measte groepen mikrobiële parasiten unike molekulêre ark hawwe om har gastheren te eksploitearjen, moatte wy faak ferskillende terapeutyske middels ûntwikkelje foar ferskillende groepen parasiten1,2. Nij bewiis suggerearret lykwols dat guon aspekten fan 'e evolúsje fan parasiten konvergent en foar in grut part foarsisber binne, wat in potinsjele basis oanjout foar brede terapeutyske yntervinsjes yn mikrobiële parasiten3,4,5,6,7,8,9.
Earder wurk hat in mienskiplike evolúsjonêre trend identifisearre yn mikrobiële parasiten neamd genoomreduksje of genoomferfal10,11,12,13. Hjoeddeistich ûndersyk lit sjen dat as mikroorganismen har frijlibjende libbensstyl opjaan en intrasellulêre parasiten (of endosymbionten) wurde, har genomen oer miljoenen jierren stadige, mar geweldige metamorfoazen ûndergeane9,11. Yn in proses bekend as genoomferfal, sammelje mikrobiële parasiten skealike mutaasjes dy't in protte earder wichtige genen yn pseudogenen feroarje, wat liedt ta stadichoan genferlies en mutaasje-ynstoarting14,15. Dizze ynstoarting kin oant 95% fan 'e genen yn' e âldste intrasellulêre organismen ferneatigje yn ferliking mei nau besibbe frijlibjende soarten. Sa is de evolúsje fan intrasellulêre parasiten in toulûkwedstriid tusken twa tsjinoerstelde krêften: Darwinistyske natuerlike seleksje, dy't liedt ta de ferbettering fan parasiten, en de ynstoarting fan it genoom, wêrtroch parasiten yn 'e ferjitnis smiten wurde. Hoe't de parasyt deryn slagge is om út dizze toulûkwedstriid te kommen en de aktiviteit fan syn molekulêre struktuer te behâlden, bliuwt ûndúdlik.
Hoewol it meganisme fan genoomferfal net folslein begrepen is, liket it benammen te barren troch faak genetyske drift. Omdat parasiten libje yn lytse, aseksuele en genetysk beheinde populaasjes, kinne se skealike mutaasjes dy't soms foarkomme tidens DNA-replikaasje net effektyf eliminearje. Dit liedt ta ûnomkearbere opgarjen fan skealike mutaasjes en fermindering fan it parasytgenoom. As gefolch ferliest de parasyt net allinich genen dy't net langer nedich binne foar syn oerlibjen yn 'e intrasellulêre omjouwing. It is it ûnfermogen fan parasytpopulaasjes om sporadyske skealike mutaasjes effektyf te eliminearjen dat derfoar soarget dat dizze mutaasjes har troch it hiele genoom opstapelje, ynklusyf har wichtichste genen.
In grut part fan ús hjoeddeistige begryp fan genoomreduksje is allinich basearre op fergelikingen fan genoomsekwinsjes, mei minder omtinken foar feroaringen yn werklike molekulen dy't húshâldingsfunksjes útfiere en tsjinje as potinsjele medisyndoelen. Ferlykjende stúdzjes hawwe oantoand dat de lêst fan skealike intrasellulêre mikrobiële mutaasjes aaiwiten en nukleïnesoeren liket te predisponearjen om ferkeard te folden en te aggregearjen, wêrtroch't se mear chaperone-ôfhinklik en hypergefoelich binne foar waarmte19,20,21,22,23. Derneist hawwe ferskate parasiten - ûnôfhinklike evolúsje soms skieden troch safolle as 2,5 miljard jier - in ferlykber ferlies fan kwaliteitskontrôle sintra yn har proteïnesynthese5,6 en DNA-reparaasjemeganismen24. Der is lykwols net folle bekend oer de ynfloed fan intrasellulêre libbensstyl op alle oare eigenskippen fan sellulêre makromolekulen, ynklusyf molekulêre oanpassing oan in tanimmende lêst fan skealike mutaasjes.
Yn dit wurk, om de evolúsje fan aaiwiten en nukleïnesoeren fan yntrasellulêre mikroorganismen better te begripen, hawwe wy de struktuer fan ribosomen fan 'e yntrasellulêre parasyt Encephalitozoon cuniculi bepaald. E. cuniculi is in skimmel-eftich organisme dat heart ta in groep parasitêre mikrosporidia dy't ungewoan lytse eukaryote genomen hawwe en dêrom brûkt wurde as modelorganismen om genoomferfal te bestudearjen25,26,27,28,29,30. Koartlyn waard de cryo-EM ribosoomstruktuer bepaald foar matich fermindere genomen fan Microsporidia, Paranosema locustae, en Vairimorpha necatrix31,32 (~3.2 Mb genoom). Dizze struktueren suggerearje dat wat ferlies fan rRNA-amplifikaasje kompensearre wurdt troch de ûntwikkeling fan nije kontakten tusken buorjende ribosomale aaiwiten of de oanwinst fan nije msL131,32 ribosomale aaiwiten. Soarten Encephalitozoon (genoom ~2,5 miljoen bp), tegearre mei harren neiste sibbe Ordospora, litte de ultime mjitte fan genoomreduksje sjen yn eukaryoten - se hawwe minder as 2000 proteïne-kodearjende genen, en it wurdt ferwachte dat harren ribosomen net allinich sûnder rRNA-útwreidingsfragminen binne (rRNA-fragminen dy't eukaryote ribosomen ûnderskiede fan baktearjele ribosomen), mar ek fjouwer ribosomale proteïnen hawwe fanwegen harren gebrek oan homologen yn it E. cuniculi-genoom26,27,28. Dêrom konkludearren wy dat it E. cuniculi-ribosoom earder ûnbekende strategyen foar molekulêre oanpassing oan genoomferfal kin iepenbierje.
Us kryo-EM-struktuer fertsjintwurdiget it lytste eukaryote cytoplasmatyske ribosoom dat karakterisearre is en jout ynsjoch yn hoe't de úteinlike mjitte fan genoomreduksje de struktuer, gearstalling en evolúsje beynfloedet fan 'e molekulêre masinery dy't yntegraal is foar de sel. Wy hawwe fûn dat it E. cuniculi-ribosoom in protte fan 'e breed bewarre prinsipes fan RNA-folding en ribosoomgearstalling skeint, en hawwe in nij, earder ûnbekend ribosomaal proteïne ûntdutsen. Frij ûnferwachts litte wy sjen dat mikrosporidia-ribosomen it fermogen ûntwikkele hawwe om lytse molekulen te binen, en stelle de hypoteze dat ôfkoartingen yn rRNA en proteïnen evolúsjonêre ynnovaasjes triggerje dy't úteinlik nuttige kwaliteiten oan it ribosoom kinne jaan.
Om ús begryp fan 'e evolúsje fan aaiwiten en nukleïnesoeren yn intrasellulêre organismen te ferbetterjen, hawwe wy besletten om E. cuniculi-sporen te isolearjen út kultueren fan ynfekteare sûchdiersellen om har ribosomen te suverjen en de struktuer fan dizze ribosomen te bepalen. It is lestich om in grut oantal parasitêre mikrosporidia te krijen, om't mikrosporidia net yn in fiedingsmedium kultivearre wurde kinne. Ynstee dêrfan groeie en reprodusearje se allinich binnen de gasthearsel. Dêrom, om E. cuniculi-biomassa te krijen foar ribosomsuvering, hawwe wy de sûchdiernierselline RK13 ynfekteare mei E. cuniculi-sporen en dizze ynfekteare sellen ferskate wiken kultivearre om E. cuniculi te litten groeie en fermannichfâldigjen. Mei in ynfekteare selmonolaach fan sawat in heale fjouwerkante meter koene wy ​​sawat 300 mg Microsporidia-sporen suverje en se brûke om ribosomen te isolearjen. Wy hawwe doe de suvere sporen ferneatige mei glêzen kralen en de rûge ribosomen isolearre mei stapsgewijze polyethyleenglycolfraksjonaasje fan 'e lysaten. Hjirtroch koene wy ​​sawat 300 µg rûge E. cuniculi-ribosomen krije foar strukturele analyze.
Wy hawwe doe kryo-EM-ôfbyldings sammele mei de resultearjende ribosoommonsters en dizze ôfbyldings ferwurke mei maskers dy't oerienkomme mei de grutte ribosomale subeenheid, lytse subeenheidskop en lytse subeenheid. Tidens dit proses hawwe wy ôfbyldings sammele fan sawat 108.000 ribosomale dieltsjes en kryo-EM-ôfbyldings berekkene mei in resolúsje fan 2,7 Å (Oanfoljende figueren 1-3). Wy hawwe doe kryoEM-ôfbyldings brûkt om rRNA, ribosomaal proteïne en wintersliepfaktor Mdf1 te modellearjen dy't assosjeare binne mei E. cuniculi-ribosomen (Fig. 1a, b).
a Struktuer fan it E. cuniculi-ribosoom yn kompleks mei de wintersliepfaktor Mdf1 (pdb-id 7QEP). b Kaart fan wintersliepfaktor Mdf1 assosjeare mei it E. cuniculi-ribosoom. c Kaart fan 'e sekundêre struktuer dy't weromfûn rRNA yn Mikrosporidyske soarten fergeliket mei bekende ribosomale struktueren. De panielen litte de lokaasje sjen fan 'e fersterke rRNA-fragminen (ES) en ribosoom-aktive plakken, ynklusyf de dekodearringsplak (DC), de sarcinicinelus (SRL), en it peptidyltransferasesintrum (PTC). d De elektrondichtheid dy't oerienkomt mei it peptidyltransferasesintrum fan it E. cuniculi-ribosoom suggerearret dat dizze katalytyske plak deselde struktuer hat yn 'e E. cuniculi-parasyt en syn gastheren, ynklusyf H. sapiens. e, f De oerienkommende elektrondichtheid fan it dekodearringssintrum (e) en de skematyske struktuer fan it dekodearringssintrum (f) jouwe oan dat E. cuniculi residuen U1491 hat ynstee fan A1491 (E. coli-nûmering) yn in protte oare eukaryoten. Dizze feroaring suggerearret dat E. cuniculi gefoelich kin wêze foar antibiotika dy't dizze aktive side rjochtsje.
Yn tsjinstelling ta de earder fêststelde struktueren fan V. necatrix en P. locustae ribosomen (beide struktueren fertsjintwurdigje deselde mikrosporidia-famylje Nosematidae en binne tige ferlykber mei-inoar), ûndergeane 31,32 E. cuniculi ribosomen ferskate prosessen fan rRNA- en proteïnefragmentaasje. Fierdere denaturaasje (Oanfoljende figueren 4-6). Yn rRNA omfette de meast opfallende feroarings folslein ferlies fan it fersterke 25S rRNA-fragment ES12L en in dielde degeneraasje fan h39-, h41- en H18-helixen (Fig. 1c, Oanfoljende Fig. 4). Under ribosomale proteïnen omfette de meast opfallende feroarings folslein ferlies fan it eS30-proteïne en ferkoarting fan 'e eL8-, eL13-, eL18-, eL22-, eL29-, eL40-, uS3-, uS9-, uS14-, uS17- en eS7-proteïnen (Oanfoljende figueren 4, 5).
Sa wurdt de ekstreme reduksje fan 'e genomen fan Encephalotozoon/Ordospora-soarten wjerspegele yn har ribosoomstruktuer: E. cuniculi-ribosomen ûnderfine it meast dramatyske ferlies fan proteïne-ynhâld yn eukaryote cytoplasmatyske ribosomen ûnderwurpen oan strukturele karakterisaasje, en se hawwe net iens dy rRNA- en proteïnefragminen dy't breed bewarre binne, net allinich yn eukaryoten, mar ek yn 'e trije domeinen fan it libben. De struktuer fan it E. cuniculi-ribosoom leveret it earste molekulêre model foar dizze feroarings en ûntbleatet evolúsjonêre barrens dy't oersjoen binne troch sawol ferlykjende genomika as stúdzjes fan intrasellulêre biomolekulêre struktuer (Oanfoljende Fig. 7). Hjirûnder beskriuwe wy elk fan dizze barrens tegearre mei har wierskynlike evolúsjonêre oarsprong en har potensjele ynfloed op ribosoomfunksje.
Wy fûnen doe dat, neist grutte rRNA-ôfkoartingen, E. cuniculi-ribosomen rRNA-farianten hawwe op ien fan har aktive plakken. Hoewol it peptidyltransferasesintrum fan it E. cuniculi-ribosoom deselde struktuer hat as oare eukaryote ribosomen (Fig. 1d), ferskilt it dekodearringssintrum fanwegen sekwinsjefariaasje by nukleotide 1491 (E. coli-nûmering, Fig. 1e, f). Dizze observaasje is wichtich om't it dekodearringsplak fan eukaryote ribosomen typysk de residuen G1408 en A1491 befettet yn ferliking mei baktearjele residuen A1408 en G1491. Dizze fariaasje leit oan 'e basis fan 'e ferskillende gefoelichheid fan baktearjele en eukaryote ribosomen foar de aminoglykosidefamylje fan ribosomale antibiotika en oare lytse molekulen dy't rjochte binne op it dekodearringsplak. Op it dekodearringsplak fan it E. cuniculi-ribosoom waard residu A1491 ferfongen troch U1491, wêrtroch potinsjeel in unike bindingsinterface ûntstie foar lytse molekulen dy't rjochte binne op dit aktive plak. Deselde A14901-fariant is ek oanwêzich yn oare mikrosporidia lykas P. locustae en V. necatrix, wat suggerearret dat it wiidferspraat is ûnder mikrosporidia-soarten (Fig. 1f).
Omdat ús E. cuniculi ribosoommonsters isolearre waarden út metabolysk ynaktive spoaren, hawwe wy de kryo-EM-kaart fan E. cuniculi testen op earder beskreaune ribosoombinding ûnder stress- of hongeromstannichheden. Wintersliepfaktoaren 31,32,36,37, 38. Wy hawwe de earder fêststelde struktuer fan it wintersliepende ribosoom oerienkommen mei de kryo-EM-kaart fan it E. cuniculi ribosoom. Foar it docken waarden S. cerevisiae-ribosomen brûkt yn kompleks mei wintersliepfaktor Stm138, sprinkhanenribosomen yn kompleks mei Lso232-faktor, en V. necatrix-ribosomen yn kompleks mei Mdf1- en Mdf231-faktoaren. Tagelyk fûnen wy de kryo-EM-tichtens dy't oerienkomt mei de rêstfaktor Mdf1. Fergelykber mei Mdf1 dy't oan it V. necatrix-ribosoom bindt, bindt Mdf1 ek oan it E. cuniculi-ribosoom, dêr't it de E-side fan it ribosoom blokkearret, wat mooglik helpt om ribosomen beskikber te meitsjen as parasytsporen metabolysk ynaktyf wurde nei lichemsinaktivaasje (Ofbylding 2).
Mdf1 blokkearret de E-side fan it ribosoom, wat liket te helpen by it ynaktivearjen fan it ribosoom as parasytsporen metabolysk ynaktyf wurde. Yn 'e struktuer fan it E. cuniculi-ribosoom hawwe wy fûn dat Mdf1 in earder ûnbekend kontakt foarmet mei de L1-ribosoomstam, it diel fan it ribosoom dat de frijlitting fan deasylearre tRNA út it ribosoom fasilitearret tidens proteïnesynteze. Dizze kontakten suggerearje dat Mdf1 dissosiearret fan it ribosoom mei itselde meganisme as deasylearre tRNA, wat in mooglike ferklearring leveret foar hoe't it ribosoom Mdf1 ferwideret om proteïnesynteze te reaktivearjen.
Us struktuer liet lykwols in ûnbekend kontakt sjen tusken Mdf1 en de L1-ribosoompoat (it diel fan it ribosoom dat helpt by it frijjaan fan deasylearre tRNA út it ribosoom tidens proteïnesynteze). Yn it bysûnder brûkt Mdf1 deselde kontakten as it elbowsegmint fan it deasylearre tRNA-molekule (Fig. 2). Dizze earder ûnbekende molekulêre modellering liet sjen dat Mdf1 dissosiearret fan it ribosoom mei itselde meganisme as deasylearre tRNA, wat ferklearret hoe't it ribosoom dizze wintersliepfaktor fuorthellet om proteïnesynteze te reaktivearjen.
By it konstruearjen fan it rRNA-model fûnen wy dat it E. cuniculi-ribosoom abnormaal foldde rRNA-fragminen hat, dy't wy fusearre rRNA neamden (Fig. 3). Yn ribosomen dy't de trije domeinen fan it libben omfetsje, foldt rRNA yn struktueren wêryn't de measte rRNA-basen of basispearen foarmje en mei-inoar foldje of ynteraksje hawwe mei ribosomale proteïnen38,39,40. Yn E. cuniculi-ribosomen lykje rRNA's lykwols dit foldprinsipe te skeinen troch guon fan har heliksen te konvertearjen yn ûntfolde rRNA-regio's.
Struktuer fan 'e H18 25S rRNA-helix yn S. cerevisiae, V. necatrix, en E. cuniculi. Typysk, yn ribosomen dy't de trije libbensdomeinen omfetsje, draait dizze linker him ta in RNA-helix dy't 24 oant 34 residuen befettet. Yn Microsporidia, yn tsjinstelling, wurdt dizze rRNA-linker stadichoan werombrocht ta twa ienstrengige uridine-rike linkers dy't mar 12 residuen befetsje. De measte fan dizze residuen wurde bleatsteld oan oplosmiddels. De figuer lit sjen dat parasitêre mikrosporidia de algemiene prinsipes fan rRNA-folding lykje te skeinen, wêrby't rRNA-basen meastentiids keppele binne oan oare basen of belutsen binne by rRNA-proteïne-ynteraksjes. Yn mikrosporidia nimme guon rRNA-fragminen in ûngeunstige folding oan, wêrby't de eardere rRNA-helix in ienstrengich fragmint wurdt dat hast yn in rjochte line ferlingd is. De oanwêzigens fan dizze ûngewoane regio's lit mikrosporidia rRNA ta om fiere rRNA-fragminen te binen mei in minimaal oantal RNA-basen.
It meast opfallende foarbyld fan dizze evolúsjonêre oergong kin waarnommen wurde yn 'e H18 25S rRNA-helix (Fig. 3). Yn soarten fan E. coli oant minsken befetsje de bases fan dizze rRNA-helix 24-32 nukleotiden, wêrtroch't in wat unregelmjittige helix ûntstiet. Yn earder identifisearre ribosomale struktueren fan V. necatrix en P. locustae,31,32 binne de bases fan 'e H18-helix foar in part ûntwikkeld, mar de nukleotidbaseparing is bewarre bleaun. Yn E. cuniculi wurdt dit rRNA-fragment lykwols de koartste linkers 228UUUGU232 en 301UUUUUUUUUU307. Oars as typyske rRNA-fragminen, rôlje dizze uridine-rike linkers net op of meitsje se gjin wiidweidich kontakt mei ribosomale proteïnen. Ynstee dêrfan nimme se oplosmiddel-iepene en folslein ûntfolde struktueren oan wêryn't de rRNA-strengen hast rjocht útwreide binne. Dizze útwreide konformaasje ferklearret hoe't E. cuniculi mar 12 RNA-basen brûkt om de gat fan 33 Å tusken de H16- en H18 rRNA-heliksen te foljen, wylst oare soarten teminsten twa kear safolle rRNA-basen nedich binne om de gat te foljen.
Sa kinne wy ​​oantoane dat, troch enerzjyk ûngeunstige folding, parasitêre mikrosporidia in strategy ûntwikkele hawwe om sels dy rRNA-segminten te kontraktearjen dy't breed bewarre bliuwe oer soarten yn 'e trije domeinen fan it libben. Blykber kin E. cuniculi, troch it sammeljen fan mutaasjes dy't rRNA-heliksen transformearje yn koarte poly-U-linkers, ûngewoane rRNA-fragminen foarmje dy't sa min mooglik nukleotiden befetsje foar ligaasje fan distale rRNA-fragminen. Dit helpt te ferklearjen hoe't mikrosporidia in dramatyske reduksje yn har basis molekulêre struktuer berikten sûnder har strukturele en funksjonele yntegriteit te ferliezen.
In oar ûngewoan skaaimerk fan E. cuniculi rRNA is it ferskinen fan rRNA sûnder ferdikkingen (Fig. 4). Bûltsjes binne nukleotiden sûnder basispearen dy't út 'e RNA-helix draaie ynstee fan deryn te ferbergjen. De measte rRNA-útstulpingen fungearje as molekulêre kleefstoffen, dy't helpe om oanbuorjende ribosomale proteïnen of oare rRNA-fragminen te binen. Guon fan 'e bûltsjes fungearje as skarnieren, wêrtroch't de rRNA-helix optimaal kin bûge en foldje foar produktive proteïnesynteze 41.
a In rRNA-útstulping (S. cerevisiae-nûmering) is ôfwêzich yn 'e ribosoomstruktuer fan E. cuniculi, mar oanwêzich yn 'e measte oare eukaryoten b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens, en E. cuniculi ynterne ribosomen. Parasiten misse in protte fan 'e âlde, tige konservearre rRNA-bulten. Dizze ferdikkingen stabilisearje de ribosoomstruktuer; dêrom jout har ôfwêzigens yn mikrosporidia oan op in fermindere stabiliteit fan rRNA-folding yn mikrosporidia-parasiten. Fergeliking mei P-stammen (L7/L12-stammen yn baktearjes) lit sjen dat it ferlies fan rRNA-bulten soms gearfalt mei it ferskinen fan nije bulten neist de ferlerne bulten. De H42-helix yn 'e 23S/28S rRNA hat in âlde bulte (U1206 yn Saccharomyces cerevisiae) dy't rûsd wurdt op teminsten 3,5 miljard jier âld fanwegen syn beskerming yn trije domeinen fan it libben. Yn mikrosporidia wurdt dizze bulte eliminearre. Lykwols, ferskynde der in nije bult neist de ferlerne bult (A1306 yn E. cuniculi).
Opfallend is dat wy fûnen dat E. cuniculi-ribosomen de measte fan 'e rRNA-bulten misse dy't fûn wurde yn oare soarten, ynklusyf mear as 30 bulten dy't bewarre binne yn oare eukaryoten (Fig. 4a). Dit ferlies elimineert in protte kontakten tusken ribosomale subeenheden en oanbuorjende rRNA-helixen, wêrtroch't soms grutte holle gatten binnen it ribosoom ûntsteane, wêrtroch't it E. cuniculi-ribosoom poreuzer wurdt yn ferliking mei mear tradisjonele ribosomen (Fig. 4b). Opmerklik is dat wy fûnen dat de measte fan dizze bulten ek ferlern gienen yn 'e earder identifisearre V. necatrix- en P. locustae-ribosoomstrukturen, dy't oersjoen waarden troch eardere strukturele analyses31,32.
Soms giet it ferlies fan rRNA-bulten mank mei de ûntwikkeling fan nije bulten neist de ferlerne bulte. Bygelyks, de ribosomale P-stam befettet in U1208-bulte (yn Saccharomyces cerevisiae) dy't oerlibbe hat fan E. coli oant minsken en dêrom wurdt rûsd op 3,5 miljard jier âld. Tidens proteïnesynteze helpt dizze bulte de P-stam om te bewegen tusken iepen en sletten konformaasjes, sadat it ribosoom oersettingsfaktoaren kin rekrutearje en nei de aktive side kin leverje. Yn E. cuniculi-ribosomen is dizze ferdikking ôfwêzich; in nije ferdikking (G883) dy't allinich yn trije basispearen leit, kin lykwols bydrage oan it herstel fan 'e optimale fleksibiliteit fan' e P-stam (Fig. 4c).
Us gegevens oer rRNA sûnder útstulpingen suggerearje dat rRNA-minimalisaasje net beheind is ta it ferlies fan rRNA-eleminten op it oerflak fan it ribosoom, mar ek de ribosoomkearn kin belûke, wêrtroch in parasyt-spesifyk molekulêr defekt ûntstiet dat net beskreaun is yn frij libjende sellen. Libjende soarten wurde waarnommen.
Nei it modellearjen fan kanonike ribosomale proteïnen en rRNA, hawwe wy fûn dat konvinsjonele ribosomale komponinten de trije dielen fan 'e kryo-EM-ôfbylding net kinne ferklearje. Twa fan dizze fragminten binne lytse molekulen yn grutte (Fig. 5, Oanfoljende Fig. 8). It earste segmint leit tusken de ribosomale proteïnen uL15 en eL18 op in posysje dy't normaal beset wurdt troch de C-terminus fan eL18, dy't ynkoarte is yn E. cuniculi. Hoewol wy de identiteit fan dit molekule net kinne bepale, wurdt de grutte en foarm fan dit tichtheidseilân goed ferklearre troch de oanwêzigens fan spermidine-molekulen. De binding oan it ribosoom wurdt stabilisearre troch mikrosporidia-spesifike mutaasjes yn 'e uL15-proteïnen (Asp51 en Arg56), dy't de affiniteit fan it ribosoom foar dit lytse molekule lykje te ferheegjen, om't se uL15 tastean om it lytse molekule yn in ribosomale struktuer te wikkeljen. Oanfoljende Figuer 2). 8, ekstra gegevens 1, 2).
Kryo-EM-ôfbylding dy't de oanwêzigens fan nukleotiden bûten de ribose sjen lit dy't bûn binne oan it E. cuniculi-ribosoom. Yn it E. cuniculi-ribosoom nimt dit nukleotid deselde plak yn as it 25S rRNA A3186-nukleotid (Saccharomyces cerevisiae-nûmering) yn 'e measte oare eukaryote ribosomen. b Yn 'e ribosomale struktuer fan E. cuniculi leit dit nukleotid tusken de ribosomale proteïnen uL9 en eL20, wêrtroch it kontakt tusken de twa proteïnen stabilisearre wurdt. cd eL20-sekwinsjebehâldanalyse ûnder mikrosporidia-soarten. De fylogenetyske beam fan Microsporidia-soarten (c) en meardere sekwinsje-ôfstimming fan it eL20-proteïne (d) litte sjen dat nukleotid-binende residuen F170 en K172 bewarre binne yn 'e measte typyske Microsporidia, mei útsûndering fan S. lophii, mei útsûndering fan iere fertakke Microsporidia, dy't de ES39L rRNA-útwreiding beholden. e Dizze figuer lit sjen dat nukleotid-binende residuen F170 en K172 allinich oanwêzich binne yn eL20 fan it sterk redusearre microsporidia-genoom, mar net yn oare eukaryoten. Oer it algemien suggerearje dizze gegevens dat Microsporidian-ribosomen in nukleotid-binende side ûntwikkele hawwe dy't AMP-molekulen liket te binen en se te brûken om proteïne-proteïne-ynteraksjes yn 'e ribosomale struktuer te stabilisearjen. De hege behâld fan dizze binende side yn Microsporidia en syn ôfwêzigens yn oare eukaryoten suggerearret dat dizze side in selektyf oerlibingsfoardiel kin biede foar Microsporidia. Sa liket de nukleotid-binende pocket yn it microsporidia-ribosoom gjin degenerearre funksje of einfoarm fan rRNA-degradaasje te wêzen lykas earder beskreaun, mar earder in brûkbere evolúsjonêre ynnovaasje dy't it microsporidia-ribosoom mooglik makket om direkt lytse molekulen te binen, en se te brûken as molekulêre boublokken foar ribosomen. Dizze ûntdekking makket it microsporidia-ribosoom it ienige ribosoom dat bekend is om in inkele nukleotid te brûken as syn strukturele boublok. f Hypotetysk evolúsjonêr paad ôflaat fan nukleotidbinding.
De twadde lege molekulêre gewichtstichtens leit op it ynterface tusken ribosomale proteïnen uL9 en eL30 (Fig. 5a). Dizze ynterface waard earder beskreaun yn 'e struktuer fan it Saccharomyces cerevisiae ribosoom as in bindingsplak foar it 25S nukleotide fan rRNA A3186 (diel fan 'e ES39L rRNA-útwreiding)38. It waard oantoand dat yn degenerearre P. locustae ES39L ribosomen dizze ynterface in ûnbekende inkele nukleotide 31 bindt, en der wurdt oannommen dat dizze nukleotide in fermindere definitive foarm fan rRNA is, wêryn't de lingte fan rRNA ~130-230 basen is. ES39L is fermindere ta in inkele nukleotide 32.43. Us cryo-EM-ôfbyldings stypje it idee dat tichtens ferklearre wurde kin troch nukleotiden. De hegere resolúsje fan ús struktuer liet lykwols sjen dat dizze nukleotide in ekstraribosomaal molekule is, mooglik AMP (Fig. 5a, b).
Wy fregen doe oft de nukleotidebiningsplak yn it E. cuniculi-ribosoom ferskynde of oft it earder bestie. Om't nukleotidebining benammen bemiddele wurdt troch de Phe170- en Lys172-residuen yn it eL30 ribosomale proteïne, hawwe wy de behâld fan dizze residuen yn 4396 represintative eukaryoten beoardiele. Lykas yn it gefal fan uL15 hjirboppe, fûnen wy dat de Phe170- en Lys172-residuen allinich yn typyske Microsporidia tige konservearre binne, mar ôfwêzich yn oare eukaryoten, ynklusyf atypyske Microsporidia Mitosporidium en Amphiamblys, wêryn it ES39L rRNA-fragment net redusearre is 44, 45, 46 (Fig. 5c). -e).
Mei-inoar stypje dizze gegevens it idee dat E. cuniculi en mooglik oare kanonike mikrosporidia it fermogen ûntwikkele hawwe om grutte oantallen lytse metaboliten effisjint yn 'e ribosoomstruktuer te fangen om te kompensearjen foar de delgong yn rRNA- en proteïnenivo's. Dêrmei hawwe se in unyk fermogen ûntwikkele om nukleotiden bûten it ribosoom te binen, wat oantoant dat parasitêre molekulêre struktueren kompensearje troch oerfloedige lytse metaboliten te fangen en se te brûken as strukturele mimiken fan degradearre RNA- en proteïnefragminen.
It tredde net-simulearre diel fan ús kryo-EM-kaart, fûn yn 'e grutte ribosomale subeenheid. De relatyf hege resolúsje (2.6 Å) fan ús kaart suggerearret dat dizze tichtens heart ta aaiwiten mei unike kombinaasjes fan grutte sydketenresiduen, wêrtroch't wy dizze tichtens identifisearje koene as in earder ûnbekend ribosomaal aaiwyt dat wy identifisearren as It waard msL2 neamd (Microsporidia-spesifyk aaiwyt L2) (metoaden, figuer 6). Us homologysykjen liet sjen dat msL2 bewarre is yn 'e Microsporidia-klade fan it geslacht Encephaliter en Orosporidium, mar ôfwêzich is yn oare soarten, ynklusyf oare Microsporidia. Yn 'e ribosomale struktuer nimt msL2 in gat yn dat ûntstiet troch it ferlies fan it útwreide ES31L rRNA. Yn dizze leechte helpt msL2 it stabilisearjen fan rRNA-folding en kin it kompensearje foar it ferlies fan ES31L (Figuer 6).
a Elektronendichtheid en model fan it Microsporidia-spesifike ribosomale proteïne msL2 fûn yn E. cuniculi ribosomen. b De measte eukaryote ribosomen, ynklusyf it 80S ribosoom fan Saccharomyces cerevisiae, hawwe ES19L rRNA-amplifikaasje ferlern yn 'e measte Microsporidian-soarten. De earder fêststelde struktuer fan it V. necatrix microsporidia ribosoom suggerearret dat it ferlies fan ES19L yn dizze parasiten kompensearre wurdt troch de evolúsje fan it nije msL1 ribosomale proteïne. Yn dizze stúdzje fûnen wy dat it E. cuniculi ribosoom ek in ekstra ribosomaal RNA-mimykproteïne ûntwikkele as in skynbere kompensaasje foar it ferlies fan ES19L. MsL2 (op it stuit annotearre as it hypotetyske ECU06_1135-proteïne) en msL1 hawwe lykwols ferskillende strukturele en evolúsjonêre oarsprong. c Dizze ûntdekking fan 'e generaasje fan evolúsjonêr net-relatearre msL1- en msL2-ribosomale proteïnen suggerearret dat as ribosomen skealike mutaasjes yn har rRNA opbouwe, se noch nea earder sjoen nivo's fan gearstallingsferskaat kinne berikke, sels yn in lytse subset fan nau besibbe soarten. Dizze ûntdekking koe helpe om de oarsprong en evolúsje fan it mitochondriale ribosoom te ferdúdlikjen, dat bekend is om syn sterk fermindere rRNA en abnormale fariabiliteit yn proteïnegearstalling tusken soarten.
Wy hawwe doe it msL2-proteïne fergelike mei it earder beskreaune msL1-proteïne, it ienige bekende mikrosporidia-spesifike ribosomale proteïne fûn yn it V. necatrix-ribosoom. Wy woenen teste oft msL1 en msL2 evolúsjonêr besibbe binne. Us analyze liet sjen dat msL1 en msL2 deselde holte yn 'e ribosomale struktuer ynnimme, mar ferskillende primêre en tertiêre struktueren hawwe, wat har ûnôfhinklike evolúsjonêre oarsprong oanjout (Fig. 6). Sa leveret ús ûntdekking fan msL2 bewiis dat groepen kompakte eukaryote soarten ûnôfhinklik struktureel ûnderskate ribosomale proteïnen kinne ûntwikkelje om it ferlies fan rRNA-fragminen te kompensearjen. Dizze fynst is opmerklik om't de measte cytoplasmatyske eukaryote ribosomen in invariant proteïne befetsje, ynklusyf deselde famylje fan 81 ribosomale proteïnen. It ferskinen fan msL1 en msL2 yn ferskate klades fan mikrosporidia as reaksje op it ferlies fan útwreide rRNA-segminten suggerearret dat degradaasje fan 'e molekulêre arsjitektuer fan' e parasyt derfoar soarget dat parasiten kompensatoaryske mutaasjes sykje, wat úteinlik kin liede ta har oanwinst yn ferskillende parasytpopulaasjes.
Uteinlik, doe't ús model foltôge wie, hawwe wy de gearstalling fan it E. cuniculi-ribosoom fergelike mei dy foarsein út 'e genoomsekwinsje. Ferskate ribosomale proteïnen, ynklusyf eL14, eL38, eL41, en eS30, waarden earder tocht te ûntbrekken yn it E. cuniculi-genoom fanwegen de skynbere ôfwêzigens fan har homologen út it E. cuniculi-genoom. Ferlies fan in protte ribosomale proteïnen wurdt ek foarsein yn 'e measte oare sterk redusearre intrasellulêre parasiten en endosymbionten. Bygelyks, hoewol de measte frijlibjende baktearjes deselde famylje fan 54 ribosomale proteïnen befetsje, hawwe mar 11 fan dizze proteïnefamyljes detektearbere homologen yn elk analysearre genoom fan gasthear-beheinde baktearjes. Ta stipe fan dizze opfetting is in ferlies fan ribosomale proteïnen eksperiminteel waarnommen yn V. necatrix en P. locustae mikrosporidia, dy't de eL38- en eL4131,32-proteïnen misse.
Us struktueren litte lykwols sjen dat allinich eL38, eL41 en eS30 eins ferlern geane yn it E. cuniculi-ribosoom. It eL14-protein wie bewarre bleaun en ús struktuer liet sjen wêrom't dit protein net fûn wurde koe yn 'e homologysykopdracht (Fig. 7). Yn E. cuniculi-ribosomen giet it measte fan 'e eL14-biningsplak ferlern troch degradaasje fan 'e rRNA-amplifisearre ES39L. Yn 'e ôfwêzigens fan ES39L ferlear eL14 it measte fan syn sekundêre struktuer, en mar 18% fan 'e eL14-sekwinsje wie identyk yn E. cuniculi en S. cerevisiae. Dizze minne sekwinsjebehâld is opmerklik, om't sels Saccharomyces cerevisiae en Homo sapiens - organismen dy't 1,5 miljard jier útinoar evoluearre binne - mear as 51% fan deselde residuen diele yn eL14. Dit anomale ferlies fan behâld ferklearret wêrom't E. cuniculi eL14 op it stuit annotearre wurdt as it fertochte M970_061160-proteïne en net as it eL1427 ribosomale proteïne.
en It Microsporidia-ribosoom ferlear de ES39L rRNA-útwreiding, wêrtroch't de eL14 ribosomale proteïne-biningsplak foar in part eliminearre waard. Yn 'e ôfwêzigens fan ES39L ûndergiet it eL14-mikrosporeproteïne in ferlies fan sekundêre struktuer, wêrby't de eardere rRNA-binende α-helix degenerearret yn in lus mei minimale lingte. b Meardere sekwinsje-ôfstimming lit sjen dat it eL14-proteïne tige konservearre is yn eukaryote soarten (57% sekwinsje-identiteit tusken gist- en minsklike homologen), mar min konservearre en divergearjend yn mikrosporidia (wêryn net mear as 24% fan 'e residuen identyk binne oan' e eL14-homolooch). fan S. cerevisiae of H. sapiens). Dizze minne sekwinsjebehâld en fariabiliteit fan sekundêre struktuer ferklearret wêrom't de eL14-homolooch nea fûn is yn E. cuniculi en wêrom't tocht wurdt dat dit proteïne ferlern gien is yn E. cuniculi. Yn tsjinstelling, E. cuniculi eL14 waard earder annotearre as in putatyf M970_061160-proteïne. Dizze observaasje suggerearret dat de genoomferskaat fan mikrosporidia op it stuit oerskat wurdt: guon genen dy't op it stuit tocht wurde ferlern te gean yn mikrosporidia binne eins bewarre bleaun, hoewol yn tige differinsjearre foarmen; ynstee dêrfan wurdt tocht dat guon kodearje foar mikrosporidia-genen foar wjirmspesifike proteïnen (bygelyks, it hypotetyske proteïne M970_061160) kodearret eins foar de tige ferskate proteïnen dy't fûn wurde yn oare eukaryoten.
Dizze fynst suggerearret dat rRNA-denaturaasje kin liede ta in dramatysk ferlies fan sekwinsjebehâld yn oangrinzgjende ribosomale aaiwiten, wêrtroch't dizze aaiwiten net mear te detektearjen binne foar homologysykjen. Sa kinne wy ​​de werklike mjitte fan molekulêre degradaasje yn lytse genoomorganismen oerskatte, om't guon aaiwiten dy't tocht wurde ferlern te wêzen eins bestean bliuwe, hoewol yn tige feroare foarmen.
Hoe kinne parasiten de funksje fan har molekulêre masines behâlde ûnder omstannichheden fan ekstreme genoomreduksje? Us stúdzje beantwurdet dizze fraach troch de komplekse molekulêre struktuer (ribosoom) fan E. cuniculi te beskriuwen, in organisme mei ien fan 'e lytste eukaryote genomen.
It is al hast twa desennia bekend dat proteïne- en RNA-molekulen yn mikrobiële parasiten faak ferskille fan har homologe molekulen yn frijlibjende soarten, om't se gjin kwaliteitskontrôlesintra hawwe, yn frijlibjende mikroben werombrocht binne ta 50% fan har grutte, ensfh. . in protte slopende mutaasjes dy't it foldjen en funksjonearjen beheine. Bygelyks, de ribosomen fan lytse genoomorganismen, ynklusyf in protte intrasellulêre parasiten en endosymbionten, wurde ferwachte ferskate ribosomale proteïnen en oant in tredde fan rRNA-nukleotiden te missen yn ferliking mei frijlibjende soarten 27, 29, 30, 49. De manier wêrop dizze molekulen funksjonearje yn parasiten bliuwt lykwols foar in grut part in mystearje, benammen bestudearre troch ferlykjende genomika.
Us stúdzje lit sjen dat de struktuer fan makromolekulen in protte aspekten fan evolúsje kin iepenbierje dy't lestich te heljen binne út tradisjonele ferlykjende genomyske stúdzjes fan intrasellulêre parasiten en oare gasthear-beheinde organismen (Oanfoljende Fig. 7). Bygelyks, it foarbyld fan it eL14-proteïne lit sjen dat wy de werklike mjitte fan degradaasje fan it molekulêre apparaat yn parasitêre soarten kinne oerskatte. Encefalityske parasiten wurde no leaud hûnderten mikrosporidia-spesifike genen te hawwen. Us resultaten litte lykwols sjen dat guon fan dizze skynber spesifike genen eins gewoan hiel ferskillende farianten binne fan genen dy't gewoan binne yn oare eukaryoten. Boppedat lit it foarbyld fan it msL2-proteïne sjen hoe't wy nije ribosomale proteïnen oersjen en de ynhâld fan parasitêre molekulêre masines ûnderskatte. It foarbyld fan lytse molekulen lit sjen hoe't wy de meast ynventive ynnovaasjes yn parasitêre molekulêre struktueren oersjen kinne dy't har nije biologyske aktiviteit kinne jaan.
Mei-inoar ferbetterje dizze resultaten ús begryp fan 'e ferskillen tusken de molekulêre struktueren fan organismen mei beheinde gasthearbeheining en harren tsjinhingers yn frijlibjende organismen. Wy litte sjen dat molekulêre masines, dy't lang tocht waarden te wêzen redusearre, degenerearre en ûnderwurpen oan ferskate slopende mutaasjes, ynstee in set systematysk oersjoene ûngewoane strukturele skaaimerken hawwe.
Oan 'e oare kant suggerearje de net-grutte rRNA-fragminen en fusearre fragminen dy't wy fûnen yn 'e ribosomen fan E. cuniculi dat genoomreduksje sels dy dielen fan 'e basis molekulêre masinery kin feroarje dy't bewarre bleaun binne yn 'e trije domeinen fan it libben - nei hast 3,5 miljard jier ûnôfhinklike evolúsje fan soarten.
De útstulpingsfrije en fusearre rRNA-fragminen yn E. cuniculi-ribosomen binne fan bysûnder belang yn it ljocht fan eardere stúdzjes fan RNA-molekulen yn endosymbiotyske baktearjes. Bygelyks, yn 'e bladluis-endosymbiont Buchnera aphidicola, is oantoand dat rRNA- en tRNA-molekulen temperatuergefoelige struktueren hawwe fanwegen A+T-komposysjebias en in hege oanpart fan net-kanonike basispearen20,50. Dizze feroarings yn RNA, lykas feroarings yn proteïnemolekulen, wurde no tocht ferantwurdlik te wêzen foar de oermjittige ôfhinklikens fan endosymbionten fan partners en it ûnfermogen fan endosymbionten om waarmte oer te dragen 21, 23. Hoewol parasitêre mikrosporidia rRNA struktureel ûnderskate feroarings hat, suggerearret de aard fan dizze feroarings dat fermindere termyske stabiliteit en hegere ôfhinklikens fan chaperonneproteinen mienskiplike skaaimerken kinne wêze fan RNA-molekulen yn organismen mei fermindere genomen.
Oan 'e oare kant litte ús struktueren sjen dat parasyt-mikrosporidia in unyk fermogen ûntwikkele hawwe om breed konservearre rRNA- en proteïnefragminen te wjerstean, wêrby't se it fermogen ûntwikkele hawwe om oerfloedige en maklik beskikbere lytse metabolisten te brûken as strukturele mimics fan degenerearre rRNA- en proteïnefragminen. Molekulêre struktuerdegradaasje. Dizze miening wurdt stipe troch it feit dat lytse molekulen dy't kompensearje foar it ferlies fan proteïnefragminen yn 'e rRNA en ribosomen fan E. cuniculi bine oan mikrosporidia-spesifike residuen yn 'e uL15- en eL30-proteïnen. Dit suggerearret dat de binding fan lytse molekulen oan ribosomen in produkt kin wêze fan positive seleksje, wêrby't Microsporidia-spesifike mutaasjes yn ribosomale proteïnen selektearre binne foar har fermogen om de affiniteit fan ribosomen foar lytse molekulen te ferheegjen, wat kin liede ta effisjintere ribosomale organismen. De ûntdekking ûntbleatet in tûke ynnovaasje yn 'e molekulêre struktuer fan mikrobiële parasiten en jout ús in better begryp fan hoe't parasyt-molekulêre struktueren har funksje behâlde nettsjinsteande reduktive evolúsje.
Op it stuit bliuwt de identifikaasje fan dizze lytse molekulen ûndúdlik. It is net dúdlik wêrom't it uterlik fan dizze lytse molekulen yn 'e ribosomale struktuer ferskilt tusken mikrosporidia-soarten. Yn it bysûnder is it net dúdlik wêrom't nukleotidebinding waarnommen wurdt yn 'e ribosomen fan E. cuniculi en P. locustae, en net yn 'e ribosomen fan V. necatrix, nettsjinsteande de oanwêzigens fan it F170-residu yn 'e eL20- en K172-proteinen fan V. necatrix. Dizze deleasje kin feroarsake wurde troch residu 43 uL6 (leit neist de nukleotidebindingsbûse), dat tyrosine is yn V. necatrix en net treonine yn E. cuniculi en P. locustae. De grutte aromaatyske sydketen fan Tyr43 kin de nukleotidebinding bemuoie troch steryske oerlaap. As alternatyf kin de skynbere nukleotidedeleasje te tankjen wêze oan 'e lege resolúsje fan kryo-EM-ôfbylding, wat de modellering fan V. necatrix ribosomale fragminten hinderet.
Oan 'e oare kant suggerearret ús wurk dat it proses fan genoomferfal in útfinende krêft wêze kin. Benammen de struktuer fan it E. cuniculi-ribosoom suggerearret dat it ferlies fan rRNA- en proteïnefragminen yn it microsporidia-ribosoom evolúsjonêre druk skept dy't feroaringen yn 'e ribosoomstruktuer befoarderet. Dizze farianten komme fier fan 'e aktive side fan it ribosoom foar en lykje te helpen by it behâlden (of herstellen) fan in optimale ribosoomassemblage dy't oars fersteurd wurde soe troch fermindere rRNA. Dit suggerearret dat in wichtige ynnovaasje fan it microsporidia-ribosoom evoluearre liket te wêzen ta in needsaak om gendrift te bufferjen.
Miskien wurdt dit it bêste yllustrearre troch nukleotidenbinding, dy't oant no ta noch nea yn oare organismen waarnommen is. It feit dat nukleotidenbindingsresiduen oanwêzich binne yn typyske mikrosporidia, mar net yn oare eukaryoten, suggerearret dat nukleotidenbindingsplakken net allinich oerbliuwsels binne dy't wachtsje om te ferdwinen, of de definitive plak foar rRNA om werombrocht te wurden ta de foarm fan yndividuele nukleotiden. Ynstee dêrfan liket dizze plak in nuttige funksje te wêzen dy't evoluearre koe wêze oer ferskate rûndes fan positive seleksje. Nukleotidenbindingsplakken kinne in byprodukt wêze fan natuerlike seleksje: as ES39L ienris degradearre is, wurde mikrosporidia twongen om kompensaasje te sykjen om optimale ribosoombiogenese te herstellen yn 'e ôfwêzigens fan ES39L. Om't dizze nukleotiden de molekulêre kontakten fan 'e A3186-nukleotiden yn ES39L neidwaan kin, wurdt it nukleotidenmolekule in boublok fan it ribosoom, wêrfan de binding fierder ferbettere wurdt troch mutaasje fan 'e eL30-sekwinsje.
Oangeande de molekulêre evolúsje fan intrasellulêre parasiten lit ús stúdzje sjen dat de krêften fan Darwinistyske natuerlike seleksje en genetyske drift fan genoomferfal net parallel wurkje, mar oscillere. Earst eliminearret genetyske drift wichtige skaaimerken fan biomolekulen, wêrtroch kompensaasje tige nedich is. Allinnich as parasiten oan dizze need foldogge troch Darwinistyske natuerlike seleksje, sille har makromolekulen in kâns hawwe om har meast yndrukwekkende en ynnovative eigenskippen te ûntwikkeljen. Wichtich is dat de evolúsje fan nukleotidebindingsplakken yn it E. cuniculi-ribosoom suggerearret dat dit ferlies-nei-winst-patroan fan molekulêre evolúsje net allinich skealike mutaasjes amortiseart, mar soms folslein nije funksjes jout oan parasitêre makromolekulen.
Dit idee is yn oerienstimming mei de bewegende lykwichtsteory fan Sewell Wright, dy't stelt dat in strang systeem fan natuerlike seleksje it fermogen fan organismen om te ynnovearjen beheint51,52,53. As genetyske drift lykwols de natuerlike seleksje fersteurt, kinne dizze driften feroarings produsearje dy't op harsels net oanpasber (of sels skealik) binne, mar liede ta fierdere feroarings dy't soargje foar hegere fitness of nije biologyske aktiviteit. Us ramt stipet dit idee troch te yllustrearjen dat itselde type mutaasje dat de fold en funksje fan in biomolekule ferminderet, de wichtichste trigger liket te wêzen foar syn ferbettering. Yn oerienstimming mei it win-win evolúsjonêre model lit ús stúdzje sjen dat genoomferfal, tradisjoneel sjoen as in degeneratyf proses, ek in wichtige driuwfear is fan ynnovaasje, wêrtroch makromolekulen nije parasitêre aktiviteiten kinne krije.