Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рахмет.Сіз пайдаланып жатқан шолғыш нұсқасында шектеулі CSS қолдауы бар.Ең жақсы тәжірибе үшін жаңартылған шолғышты пайдалануды ұсынамыз (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіріңіз).Әзірше, үздіксіз қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты стильсіз және JavaScriptсіз көрсетеміз.
Микробтық паразиттердің эволюциясы паразиттердің жақсаруына әкелетін табиғи сұрыпталу мен паразиттердің гендерін жоғалтып, зиянды мутацияларды жинақтайтын генетикалық дрейф арасындағы қарсы әрекетті қамтиды.Мұнда бұл қарсы әрекеттің бір макромолекула масштабында қалай болатынын түсіну үшін табиғаттағы ең кішкентай геномдардың біріне ие эукариоттық организм Encephalitozoon cuniculi рибосомасының крио-ЭМ құрылымын сипаттаймыз.E. cuniculi рибосомаларында рРНҚ-ның шектен тыс төмендеуі бұрын-соңды болмаған құрылымдық өзгерістермен бірге жүреді, мысалы, бұрын белгісіз біріктірілген рРНҚ линкерлерінің және дөңес емес рРНҚ-ның эволюциясы.Сонымен қатар, E. cuniculi рибосомасы ыдыраған рРНҚ фрагменттері мен белоктардың құрылымдық имимиктері ретінде шағын молекулаларды пайдалану қабілетін дамыта отырып, рРНҚ фрагменттері мен ақуыздарын жоғалтудан аман қалды.Тұтастай алғанда, біз ұзақ уақыт бойы азайған, тозған және әлсірететін мутацияларға ұшыраған молекулалық құрылымдардың экстремалды молекулалық жиырылуына қарамастан оларды белсенді ететін бірқатар компенсаторлық механизмдер бар екенін көрсетеміз.
Микробтық паразиттердің көптеген топтарында иелерін пайдалану үшін бірегей молекулалық құралдар болғандықтан, біз көбінесе паразиттердің әртүрлі топтары үшін әртүрлі терапияны әзірлеуге мәжбүрміз1,2.Дегенмен, жаңа дәлелдер паразиттердің эволюциясының кейбір аспектілері конвергентті және негізінен болжамды болып табылады, бұл микробтық паразиттерге кең терапевтік араласулар үшін әлеуетті негізді көрсетеді3,4,5,6,7,8,9.
Алдыңғы жұмыс геномды азайту немесе геномның ыдырауы10,11,12,13 деп аталатын микробтық паразиттердің жалпы эволюциялық үрдісін анықтады.Қазіргі зерттеулер көрсеткендей, микроорганизмдер өздерінің еркін өмір сүру салтынан бас тартып, жасушаішілік паразиттерге (немесе эндосимбионттарға) айналғанда, олардың геномдары миллиондаған жылдар бойы баяу, бірақ таңғажайып метаморфоздарға ұшырайды9,11.Геномның ыдырауы деп аталатын процесте микробтық паразиттер бұрын маңызды көптеген гендерді псевдогендерге айналдыратын зиянды мутацияларды жинақтайды, бұл гендердің біртіндеп жоғалуына және мутациялық коллапсқа әкеледі14,15.Бұл коллапс бір-бірімен тығыз байланысты еркін өмір сүретін түрлермен салыстырғанда ең көне жасушаішілік ағзалардағы гендердің 95% дейін жоя алады.Осылайша, жасушаішілік паразиттердің эволюциясы екі қарама-қарсы күштің тартысы болып табылады: паразиттердің жақсаруына әкелетін Дарвиндік табиғи сұрыптау және геномның күйреуі, паразиттерді ұмытып кету.Паразиттің осы арқан тартыстан қалай шығып, өзінің молекулалық құрылымының белсенділігін сақтап қалғаны әлі белгісіз.
Геномның ыдырау механизмі толық зерттелмегенімен, ол негізінен жиі генетикалық дрейфке байланысты пайда болады.Паразиттер шағын, жыныссыз және генетикалық шектеулі популяцияларда өмір сүретіндіктен, олар кейде ДНҚ репликациясы кезінде пайда болатын зиянды мутацияларды тиімді жоя алмайды.Бұл зиянды мутациялардың қайтымсыз жинақталуына және паразит геномының төмендеуіне әкеледі.Нәтижесінде паразит жасушаішілік ортада тіршілігіне қажет емес гендерін жоғалтып қана қоймайды.Бұл паразиттік популяциялардың спорадикалық зиянды мутацияларды тиімді жоюға қабілетсіздігі, бұл мутациялардың бүкіл геномда, соның ішінде олардың ең маңызды гендерінде жинақталуына әкеледі.
Біздің геномды азайту туралы қазіргі түсінігіміздің көпшілігі тек геномдық тізбектерді салыстыруға негізделген, бұл ретте шаруашылық функцияларын орындайтын және есірткінің әлеуетті нысанасы ретінде қызмет ететін нақты молекулалардағы өзгерістерге аз назар аударылады.Салыстырмалы зерттеулер көрсеткендей, зиянды жасушаішілік микробтық мутациялардың ауыртпалығы белоктар мен нуклеин қышқылдарының қате қатпарлануына және бірігуіне бейімділік туғызады, бұл оларды шаперонға тәуелді және ыстыққа жоғары сезімтал етеді19,20,21,22,23.Сонымен қатар, әртүрлі паразиттер - кейде 2,5 миллиард жылға дейін бөлінген тәуелсіз эволюция - ақуыз синтезінде5,6 және ДНҚ жөндеу механизмдерінде24 сапаны бақылау орталықтарының ұқсас жоғалуын бастан кешірді.Дегенмен, жасушаішілік өмір салтының жасушалық макромолекулалардың барлық басқа қасиеттеріне, соның ішінде зиянды мутациялардың артатын ауыртпалығына молекулалық бейімделуге әсері туралы аз мәлімет бар.
Бұл жұмыста жасушаішілік микроорганизмдердің белоктары мен нуклеин қышқылдарының эволюциясын жақсырақ түсіну үшін Encephalitozoon cuniculi жасушаішілік паразитінің рибосомаларының құрылымын анықтадық.E. cuniculi - паразиттік микроспоридиялар тобына жататын саңырауқұлақ тәрізді организм, әдеттен тыс кішкентай эукариот геномдары бар, сондықтан геномдық ыдырауды зерттеу үшін үлгі организмдер ретінде пайдаланылады25,26,27,28,29,30.Жақында Microsporidia, Paranosema locustae және Vairimorpha necatrix31,32 (~3,2 Мб геном) орташа төмендеген геномдары үшін крио-ЭМ рибосома құрылымы анықталды.Бұл құрылымдар рРНҚ күшейтуінің кейбір жоғалуы көрші рибосомалық ақуыздар арасындағы жаңа байланыстардың дамуымен немесе жаңа msL131,32 рибосомалық ақуыздарды алумен өтеледі деп болжайды.Энцефалитозон түрлері (геномы ~2,5 млн.б.б.) өздерінің жақын туысы Ордоспораларымен бірге эукариоттардың геномының қысқаруының соңғы дәрежесін көрсетеді – оларда 2000-нан аз белокты кодтайтын гендер бар және олардың рибосомаларында тек қана рРНҚ-ның кеңеюіне байланысты бактериялардың бөлінуінен айырылған деп күтілуде. l рибосомалар) сонымен қатар E. cuniculi геномында гомологтардың болмауына байланысты төрт рибосомалық белоктар болады26,27,28.Сондықтан E. cuniculi рибосомасы геномдық ыдырауға молекулалық бейімделудің бұрын белгісіз стратегияларын аша алады деген қорытындыға келдік.
Біздің крио-ЭМ құрылымы сипатталатын ең кішкентай эукариоттық цитоплазмалық рибосоманы білдіреді және геномды азайтудың соңғы дәрежесі жасушаның ажырамас бөлігі болып табылатын молекулалық механизмнің құрылымына, құрастырылуына және эволюциясына қалай әсер ететіні туралы түсінік береді.Біз E. cuniculi рибосомасының РНҚ қатпарлануының және рибосома жинақталуының кеңінен сақталған көптеген принциптерін бұзатынын анықтадық және жаңа, бұрын белгісіз рибосомалық ақуызды аштық.Күтпеген жерден біз микроспоридия рибосомаларының шағын молекулаларды байланыстыру қабілеті дамығанын көрсеттік және рРНҚ мен ақуыздардағы қысқартулар эволюциялық инновацияларды тудырады деп болжаймыз, олар сайып келгенде рибосомаға пайдалы қасиеттерді бере алады.
Жасуша ішілік организмдердегі белоктар мен нуклеин қышқылдарының эволюциясы туралы түсінігімізді жақсарту үшін біз олардың рибосомаларын тазарту және осы рибосомалардың құрылымын анықтау мақсатында жұқтырылған сүтқоректілердің жасушаларының дақылдарынан E.cuniculi спораларын бөліп алуды шештік.Көптеген паразиттік микроспоридияларды алу қиын, себебі микроспоридияларды қоректік ортада өсіру мүмкін емес.Оның орнына олар тек иесі жасушаның ішінде өсіп, көбейеді.Сондықтан рибосоманы тазарту үшін E. cuniculi биомассасын алу үшін сүтқоректілердің RK13 бүйрек жасушаларының линиясын E. cuniculi спораларымен жұқтырдық және E. cuniculi өсіп, көбеюіне мүмкіндік беру үшін осы жұқтырған жасушаларды бірнеше апта бойы өсірдік.Шамамен жарты шаршы метр жұқтырылған жасуша моноқабатын пайдалана отырып, біз шамамен 300 мг Microsporidia спораларын тазартып, оларды рибосомаларды оқшаулау үшін пайдалана алдық.Содан кейін біз тазартылған спораларды шыны моншақтармен бұзып, лизаттардың сатылы полиэтиленгликоль фракциясының көмегімен шикі рибосомаларды оқшауладық.Бұл құрылымдық талдау үшін шамамен 300 мкг шикізат E. cuniculi рибосомаларын алуға мүмкіндік берді.
Содан кейін біз алынған рибосома үлгілерін пайдаланып крио-ЭМ кескіндерін жинадық және бұл кескіндерді үлкен рибосомалық суббірлікке, кіші суббірлік басына және кіші суббірлікке сәйкес келетін маскалар арқылы өңдедік.Бұл процесс барысында біз 108 000-ға жуық рибосомалық бөлшектердің суреттерін жинадық және 2,7 Å ажыратымдылығымен есептелген крио-ЭМ кескіндерін жинадық (қосымша суреттер 1-3).Содан кейін біз E. cuniculi рибосомаларымен байланысты rRNA, рибосомалық ақуыз және күту факторы Mdf1 моделін жасау үшін криоЭМ кескіндерін қолдандық (сурет 1a, b).
a Mdf1 күту факторымен комплексті E. cuniculi рибосомасының құрылымы (pdb id 7QEP).b E. cuniculi рибосомасымен байланысты Mdf1 гибернация факторының картасы.c Микроспоридиялық түрлердегі қалпына келтірілген рРНҚ-ны белгілі рибосомалық құрылымдармен салыстыратын қайталама құрылым картасы.Панельдер күшейтілген рРНҚ фрагменттерінің (ES) және рибосоманың белсенді учаскелерінің орналасуын көрсетеді, соның ішінде декодтау учаскесі (DC), сарциницин ілмегі (SRL) және пептидил трансфераза орталығы (PTC).d E. cuniculi рибосомасының пептидилтрансфераза орталығына сәйкес келетін электронды тығыздық бұл каталитикалық учаскенің E. cuniculi паразитінде және оның иелерінде, соның ішінде H. sapiens-те бірдей құрылымға ие екенін көрсетеді.e, f Дешифрлеу орталығының сәйкес электронды тығыздығы (e) және декодтау орталығының схемалық құрылымы (f) E. cuniculi көптеген басқа эукариоттарда A1491 (E. coli нөмірлеу) орнына U1491 қалдықтары бар екенін көрсетеді.Бұл өзгеріс E. cuniculi осы белсенді аймаққа бағытталған антибиотиктерге сезімтал болуы мүмкін екенін көрсетеді.
V. necatrix және P. locustae рибосомаларының бұрын қалыптасқан құрылымдарынан айырмашылығы (екі құрылым да Nosematidae микроспоридияларының бір тұқымдастығын білдіреді және бір-біріне өте ұқсас), 31,32 E. cuniculi рибосомаларында рРНҚ және ақуыздың бөлшектенуінің көптеген процестері өтеді.Әрі қарай денатурация (қосымша 4-6 суреттер).rRNA-да ең керемет өзгерістерге күшейтілген 25S rRNA фрагментінің ES12L толық жоғалуы және h39, h41 және H18 спиральдарының ішінара дегенерациясы кірді (1c-сурет, Қосымша 4-сурет).Рибосомалық ақуыздар арасында ең таңғаларлық өзгерістерге eS30 ақуызының толық жоғалуы және eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17 және eS7 ақуыздарының қысқаруы кірді (Қосымша суреттер 4, 5).
Осылайша, Encephalotozoon/Ordospora түрлерінің геномдарының шектен тыс қысқаруы олардың рибосома құрылымында көрінеді: E. cuniculi рибосомалары құрылымдық сипаттамаға ұшыраған эукариоттық цитоплазмалық рибосомаларда белок құрамының ең күрт жоғалуын бастан кешіреді және оларда тек қана кең рРНҚ және консерверлік белоктар ғана емес, эукариоттық цитоплазмалық рибосомалар да жоқ. өмір салалары.E. cuniculi рибосомасының құрылымы осы өзгерістердің бірінші молекулалық моделін береді және салыстырмалы геномикамен де, жасушаішілік биомолекулалық құрылымды зерттеумен де назардан тыс қалған эволюциялық оқиғаларды көрсетеді (Қосымша 7-сурет).Төменде біз осы оқиғалардың әрқайсысын олардың ықтимал эволюциялық шығу тегімен және рибосома қызметіне әлеуетті әсерімен сипаттаймыз.
Содан кейін біз E. cuniculi рибосомаларының үлкен рРНҚ қысқартуларынан басқа, олардың белсенді учаскелерінің бірінде рРНҚ вариациялары бар екенін анықтадық.E. cuniculi рибосомасының пептидилтрансфераза орталығы басқа эукариоттық рибосомалармен бірдей құрылымға ие болғанымен (1d-сурет), декодтау орталығы 1491 нуклеотидіндегі реттілік вариациясына байланысты ерекшеленеді (E. coli нөмірленуі, 1e, f-сурет).Бұл бақылау маңызды, себебі эукариоттық рибосомалардың декодтау алаңында әдетте A1408 және G1491 бактериялық қалдықтармен салыстырғанда G1408 және A1491 қалдықтары болады.Бұл вариация бактериялық және эукариоттық рибосомалардың рибосомалық антибиотиктердің аминогликозидтер тобына және декодтау аймағына бағытталған басқа да шағын молекулаларға әртүрлі сезімталдығының негізінде жатыр.E. cuniculi рибосомасының декодтау орнында A1491 қалдығы U1491-ге ауыстырылды, бұл осы белсенді сайтқа бағытталған шағын молекулалар үшін бірегей байланыстыру интерфейсін құруы мүмкін.Дәл сол A14901 нұсқасы P. locustae және V. necatrix сияқты басқа микроспоридияларда да бар, бұл оның микроспоридия түрлері арасында кең таралғанын көрсетеді (1f-сурет).
Біздің E. cuniculi рибосома үлгілері метаболикалық белсенді емес споралардан оқшауланғандықтан, біз стресс немесе аштық жағдайында бұрын сипатталған рибосоманың байланысуы үшін E. cuniculi крио-ЭМ картасын сынадық.Күту факторлары 31,32,36,37, 38. Біз ұйықтап жатқан рибосоманың бұрын орнатылған құрылымын E. cuniculi рибосомасының крио-ЭМ картасымен сәйкестендірдік.Қондыру үшін S. cerevisiae рибосомалары Stm138 гибернация факторымен, шегіртке рибосомалары Lso232 факторымен және V. necatrix рибосомалары Mdf1 және Mdf231 факторларымен комплексте қолданылды.Сонымен бірге біз Mdf1 демалыс факторына сәйкес келетін крио-ЭМ тығыздығын таптық.Mdf1 V. necatrix рибосомасымен байланысуына ұқсас, Mdf1 сонымен қатар E. cuniculi рибосомасымен байланысады, онда ол рибосоманың E учаскесін блоктайды, мүмкін паразиттердің споралары дене инактивациясы кезінде метаболикалық белсенді емес болған кезде рибосомаларды қолжетімді етуге көмектеседі (2-сурет).).
Mdf1 рибосоманың E аймағын блоктайды, ол паразиттердің споралары метаболикалық белсенді емес болған кезде рибосоманы инактивациялауға көмектеседі.E. cuniculi рибосомасының құрылымында біз Mdf1 ақуыз синтезі кезінде рибосомадан деацилденген тРНҚ-ның шығуын жеңілдететін рибосоманың L1 рибосома өзегімен бұрын белгісіз контакт түзетінін анықтадық.Бұл контактілер Mdf1 деацетилденген тРНҚ сияқты механизм арқылы рибосомадан диссоциацияланады, бұл рибосоманың ақуыз синтезін қайта белсендіру үшін Mdf1-ді қалай алып тастайтыны туралы ықтимал түсініктеме береді.
Дегенмен, біздің құрылымымыз Mdf1 мен L1 рибосома аяғының (белок синтезі кезінде рибосомадан деацилденген тРНҚ-ны шығаруға көмектесетін рибосоманың бөлігі) арасындағы белгісіз контактіні анықтады.Атап айтқанда, Mdf1 деацилденген тРНҚ молекуласының шынтақ сегменті сияқты контактілерді пайдаланады (2-сурет).Бұл бұрын белгісіз молекулалық модельдеу Mdf1 деацетилденген тРНҚ сияқты механизмді пайдаланып рибосомадан диссоциацияланатынын көрсетті, бұл рибосоманың ақуыз синтезін қайта белсендіру үшін осы күту факторын қалай алып тастайтынын түсіндіреді.
rRNA моделін құру кезінде біз E. cuniculi рибосомасында қалыптан тыс бүктелген рРНҚ фрагменттері бар екенін анықтадық, біз оларды біріктірілген рРНҚ деп атадық (3-сурет).Тіршіліктің үш аймағын қамтитын рибосомаларда рРНҚ көптеген рРНҚ негіздері не негіз жұптары болып, бір-бірімен қатпарланатын немесе рибосомалық ақуыздармен әрекеттесетін құрылымдарға қатпарланады38,39,40.Дегенмен, E. cuniculi рибосомаларында рРНҚ-лар өздерінің спиральдарының бір бөлігін қатпарланбаған рРНҚ аймақтарына айналдыру арқылы осы қатпарлану принципін бұзатын сияқты.
S. cerevisiae, V. necatrix және E. cuniculi-дегі H18 25S рРНҚ спиральының құрылымы.Әдетте, үш өмірлік доменді қамтитын рибосомаларда бұл байланыстырғыш 24-тен 34-ке дейін қалдықты қамтитын РНҚ спираліне айналады.Microsporidia-да, керісінше, бұл рРНҚ байланыстырушы бірте-бірте тек 12 қалдығы бар екі бір тізбекті уридинге бай байланыстырғышқа дейін азаяды.Бұл қалдықтардың көпшілігі еріткіштердің әсеріне ұшырайды.Суретте паразиттік микроспоридиялар рРНҚ-ның қатпарлануының жалпы принциптерін бұзатын көрінеді, мұнда рРНҚ негіздері әдетте басқа негіздермен байланысады немесе рРНҚ-ақуыз әрекеттесуіне қатысады.Микроспоридияларда кейбір рРНҚ фрагменттері қолайсыз қатпар алады, онда бұрынғы рРНҚ спиралі түзу сызыққа дерлік ұзартылған бір жіпшелі фрагментке айналады.Бұл ерекше аймақтардың болуы микроспоридия рРНҚ-ға РНҚ негіздерінің ең аз санын пайдалана отырып, алыстағы рРНҚ фрагменттерін байланыстыруға мүмкіндік береді.
Бұл эволюциялық ауысудың ең жарқын мысалын H18 25S рРНҚ спиральында байқауға болады (3-сурет).E. coli-ден адамға дейінгі түрлерде бұл рРНҚ спиральының негіздері сәл дұрыс емес спираль түзетін 24-32 нуклеотидтен тұрады.V. necatrix және P. locustae 31,32 бұрын анықталған рибосомалық құрылымдарда H18 спиралының негіздері ішінара ширатылған, бірақ нуклеотидтік негіздің жұптасуы сақталған.Дегенмен, E. cuniculi-де бұл рРНҚ фрагменті 228UUUUGU232 және 301UUUUUUUUU307 ең қысқа буындарына айналады.Кәдімгі рРНҚ фрагменттерінен айырмашылығы, бұл уридинге бай байланыстырғыштар рибосомалық ақуыздармен тығыз байланыста болмайды.Оның орнына олар еріткішпен ашық және толығымен ашылған құрылымдарды қабылдайды, онда рРНҚ жіптері дерлік түзу созылады.Бұл созылған конформация E. cuniculi H16 және H18 рРНҚ спиральдары арасындағы 33 Å алшақтықты толтыру үшін тек 12 РНҚ негізін қалай пайдаланатынын түсіндіреді, ал басқа түрлер бос орынды толтыру үшін кемінде екі есе көп рРНҚ негіздерін қажет етеді.
Осылайша, біз паразиттік микроспоридиялардың энергетикалық қолайсыз қатпарлану арқылы өмірдің үш доменіндегі түрлер арасында кеңінен сақталған рРНҚ сегменттерін қысқарту стратегиясын жасағанын көрсете аламыз.Шамасы, рРНҚ спиральдарын қысқа поли-U сілтемелеріне айналдыратын мутацияларды жинақтау арқылы E. cuniculi дистальды рРНҚ фрагменттерін байлау үшін мүмкіндігінше аз нуклеотидтерден тұратын ерекше рРНҚ фрагменттерін құра алады.Бұл микроспоридиялардың құрылымдық және функционалдық тұтастығын жоғалтпай, олардың негізгі молекулалық құрылымының күрт төмендеуіне қалай қол жеткізгенін түсіндіруге көмектеседі.
E. cuniculi рРНҚ-ның тағы бір әдеттен тыс ерекшелігі - рРНҚ-ның қоюланбауы (4-сурет).Бөртпелер – бұл РНҚ спиралының ішіне жасырынудың орнына бұралып шығатын жұптары жоқ нуклеотидтер.РРНҚ шығыңқыларының көпшілігі молекулярлық желім ретінде әрекет етеді, көрші рибосомалық ақуыздарды немесе басқа рРНҚ фрагменттерін байланыстыруға көмектеседі.Кейбір дөңес ілмектердің рөлін атқарады, бұл рРНҚ спиралының өнімді белок синтезі үшін оңтайлы иілуіне және бүктелуіне мүмкіндік береді 41 .
a rRNA шығуы (S. cerevisiae нөмірленуі) E. cuniculi рибосомасының құрылымында жоқ, бірақ басқа эукариоттардың көпшілігінде бар b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens және E. cuniculi ішкі рибосомаларында.Паразиттерде көптеген ежелгі, жоғары сақталған рРНҚ дөңес жоқ.Бұл қалыңдатулар рибосома құрылымын тұрақтандырады;сондықтан олардың микроспоридияларда болмауы микроспоридиялар паразиттерінде рРНҚ қатпарлануының тұрақтылығының төмендегенін көрсетеді.P сабақтарымен салыстыру (бактериялардағы L7/L12 сабақтары) рРНҚ төмпешіктерінің жоғалуы кейде жоғалған төмпешіктердің жанында жаңа бөртпелердің пайда болуымен сәйкес келетінін көрсетеді.23S/28S рРНҚ-дағы H42 спиралының өмірдің үш аймағында қорғалуына байланысты кем дегенде 3,5 миллиард жыл деп бағаланған ежелгі дөңес (Saccharomyces cerevisiae-де U1206) бар.Микроспоридияларда бұл дөңес жойылады.Бірақ жоғалған дөңестің жанында жаңа дөңес пайда болды (E. cuniculi-де A1306).
Бір қызығы, біз E. cuniculi рибосомаларында басқа түрлерде кездесетін рРНҚ дөңестерінің көпшілігі жоқ екенін анықтадық, оның ішінде басқа эукариоттарда сақталған 30-дан астам дөңес (4а-сурет).Бұл жоғалту рибосомалық суббірліктер мен көршілес рРНҚ спиральдары арасындағы көптеген контактілерді жояды, кейде рибосома ішінде үлкен қуыс қуыстар жасайды, бұл дәстүрлі рибосомалармен салыстырғанда E. cuniculi рибосомасын кеуекті етеді (4б-сурет).Атап айтқанда, біз бұл дөңестердің көпшілігі бұрын анықталған V. necatrix және P. locustae рибосома құрылымдарында да жоғалғанын анықтадық, олар алдыңғы құрылымдық талдауларда ескерілмеген31,32.
Кейде рРНҚ дөңестерінің жоғалуы жоғалған дөңестің жанында жаңа дөңестердің дамуымен бірге жүреді.Мысалы, рибосомалық Р-сабағының құрамында E. coli-ден адамға дейін сақталған U1208 дөңес (Saccharomyces cerevisiae) бар, сондықтан оның жасы 3,5 миллиард жыл деп есептеледі.Ақуыз синтезі кезінде бұл дөңес Р діңінің ашық және жабық конформация арасында қозғалуына көмектеседі, осылайша рибосома трансляциялық факторларды жинап, оларды белсенді орынға жеткізе алады.E. cuniculi рибосомаларында бұл қалыңдау болмайды;дегенмен, тек үш негізгі жұпта орналасқан жаңа қалыңдау (G883) P діңінің оңтайлы икемділігін қалпына келтіруге ықпал ете алады (4c-сурет).
Біздің дөңес емес рРНҚ туралы деректеріміз рРНҚ минимизациясы рибосома бетіндегі рРНҚ элементтерінің жоғалуымен шектелмейді, сонымен қатар рибосома ядросын қамтуы мүмкін, бұл бос өмір сүретін жасушаларда сипатталмаған паразиттерге тән молекулалық ақауды тудыруы мүмкін.тірі түрлері байқалады.
Канондық рибосомалық ақуыздар мен рРНҚ-ны модельдегеннен кейін біз кәдімгі рибосомалық компоненттер крио-ЭМ кескінінің үш бөлігін түсіндіре алмайтынын анықтадық.Бұл фрагменттердің екеуі өлшемі бойынша шағын молекулалар (5-сурет, қосымша 8-сурет).Бірінші сегмент uL15 және eL18 рибосомалық ақуыздар арасында әдетте E. cuniculi қысқартылған eL18 С-терминусы орналасқан күйде орналасқан.Бұл молекуланың идентификациясын анықтай алмасақ та, бұл тығыздық аралының мөлшері мен пішіні спермидин молекулаларының болуымен жақсы түсіндіріледі.Оның рибосомамен байланысуы uL15 ақуыздарындағы (Asp51 және Arg56) микроспоридияға тән мутациялармен тұрақтанды, бұл рибосоманың осы шағын молекулаға жақындығын арттыратын сияқты, өйткені олар uL15-ке кіші молекуланы рибосомалық құрылымға орап алуға мүмкіндік береді.Қосымша 2-сурет).8, қосымша деректер 1, 2).
E. cuniculi рибосомасымен байланысқан рибозадан тыс нуклеотидтердің болуын көрсететін крио-ЭМ кескіні.E. cuniculi рибосомасында бұл нуклеотид басқа эукариоттық рибосомалардың көпшілігінде 25S rRNA A3186 нуклеотидімен (Saccharomyces cerevisiae нөмірленуі) бірдей орынды алады.b E. cuniculi рибосомалық құрылымында бұл нуклеотид uL9 және eL20 рибосомалық белоктары арасында орналасады, осылайша екі ақуыз арасындағы байланысты тұрақтандырады.microsporidia түрлері арасындағы cd eL20 реттілігін сақтау талдауы.Microsporidia түрлерінің филогенетикалық ағашы (c) және eL20 протеинінің (d) көп ретті теңестірілуі F170 және K172 нуклеотидтермен байланыстыратын қалдықтардың S. lophii қоспағанда, ES39L NAr кеңейтімін сақтайтын ерте тармақталған Microsporidia-дан басқа көптеген типтік микроспоридияларда сақталғанын көрсетеді.e Бұл сурет нуклеотидтерді байланыстыратын F170 және K172 қалдықтары жоғары редукцияланған микроспоридия геномының eL20-де ғана болатынын көрсетеді, бірақ басқа эукариоттарда жоқ.Тұтастай алғанда, бұл деректер микроспоридиандық рибосомаларда AMP молекулаларын байланыстыратын және оларды рибосомалық құрылымдағы ақуыз-ақуыз әрекеттесуін тұрақтандыру үшін пайдаланатын нуклеотидтерді байланыстыратын орын дамығанын көрсетеді.Microsporidia-да бұл байланыстыру орнының жоғары сақталуы және оның басқа эукариоттарда болмауы бұл учаскенің Microsporidia үшін селективті өмір сүру артықшылығын қамтамасыз етуі мүмкін екенін көрсетеді.Осылайша, микроспоридия рибосомасындағы нуклеотидтерді байланыстыратын қалта бұрын сипатталғандай рРНҚ деградациясының дегенерацияланған қасиеті немесе соңғы түрі емес, керісінше микроспоридия рибосомасына шағын молекулаларды тікелей байланыстыруға, оларды молекулалық құрылыс блоктары ретінде пайдалануға мүмкіндік беретін пайдалы эволюциялық жаңалық болып көрінеді.рибосомалардың құрылыс блоктары.Бұл жаңалық микроспоридия рибосомасын құрылымдық құрылыс материалы ретінде бір нуклеотидті пайдаланатын жалғыз рибосомаға айналдырады.f Нуклеотидтермен байланысудан алынған гипотетикалық эволюциялық жол.
Екінші төмен молекулалық тығыздық рибосомалық ақуыздар uL9 және eL30 арасындағы шекарада орналасқан (5а-сурет).Бұл интерфейс бұрын Saccharomyces cerevisiae рибосомасының құрылымында rRNA A3186 (ES39L rRNA кеңейтімінің бөлігі)38 25S нуклеотиді үшін байланыстыру орны ретінде сипатталған.Азғындалған P. locustae ES39L рибосомаларында бұл интерфейс белгісіз жалғыз нуклеотид 31-ді байланыстыратыны көрсетілді және бұл нуклеотид рРНҚ-ның қысқартылған соңғы түрі болып табылады, онда рРНҚ ұзындығы ~130-230 негізді құрайды.ES39L бір нуклеотидке дейін тотықсызданған 32.43.Біздің крио-ЭМ кескіндері тығыздықты нуклеотидтермен түсіндіруге болады деген идеяны қолдайды.Дегенмен, біздің құрылымның жоғары рұқсаты бұл нуклеотидтің экстрарибосомалық молекула, мүмкін AMP (сурет 5а, б) екенін көрсетті.
Содан кейін біз нуклеотидтерді байланыстыру орны E. cuniculi рибосомасында пайда болды ма, әлде бұрын болды ма деп сұрадық.Нуклеотидтердің байланысуы негізінен eL30 рибосомалық ақуызындағы Phe170 және Lys172 қалдықтары арқылы жүзеге асырылатындықтан, біз 4396 өкіл эукариоттарда бұл қалдықтардың сақталуын бағаладық.Жоғарыдағы uL15 жағдайындағыдай, біз Phe170 және Lys172 қалдықтарының тек типтік Microsporidia-да жоғары деңгейде сақталатынын, бірақ ES39L rRNA фрагменті азаймайтын атиптік Microsporidia Mitosporidium және Amphiamblys қоса алғанда, басқа эукариоттарда жоқ екенін анықтадық (Fig 6445, Fi).-e).
Біріктірілген бұл деректер E. cuniculi және, мүмкін, басқа да канондық микроспоридиялар рРНҚ және ақуыз деңгейінің төмендеуін өтеу үшін рибосома құрылымындағы шағын метаболиттердің көп мөлшерін тиімді басып алу мүмкіндігін дамытқан деген идеяны қолдайды.Осылайша, олар рибосоманың сыртында нуклеотидтерді байланыстырудың бірегей қабілетін дамытты, бұл паразиттік молекулалық құрылымдардың мол шағын метаболиттерді басып алу және оларды ыдыраған РНҚ және ақуыз фрагменттерінің құрылымдық имидждері ретінде пайдалану арқылы өтейтінін көрсетті..
Үлкен рибосомалық суббірлікте табылған крио-ЭМ картасының үшінші симуляцияланбаған бөлігі.Біздің картамыздың салыстырмалы түрде жоғары рұқсаты (2,6 Å) бұл тығыздық үлкен бүйірлік тізбек қалдықтарының бірегей комбинациялары бар белоктарға тиесілі екенін көрсетеді, бұл бізге бұл тығыздықты бұрын белгісіз рибосомалық ақуыз ретінде анықтауға мүмкіндік берді, біз оны msL2 (Microsporidia-спецификалық ақуыз L2) деп атадық (әдістер, 6-сурет).Біздің гомологиялық зерттеулеріміз msL2-нің Encephaliter және Orosporidium тұқымдарының Microsporidia класында сақталғанын, бірақ басқа түрлерде, соның ішінде басқа Microsporidia-да жоқ екенін көрсетті.Рибосомалық құрылымда msL2 ұзартылған ES31L рРНҚ жоғалтуынан пайда болатын бос орынды алады.Бұл бос жерде msL2 rRNA қатпарлануын тұрақтандыруға көмектеседі және ES31L жоғалуын өтей алады (6-сурет).
a Электрондық тығыздығы және E. cuniculi рибосомаларында табылған Microsporidia-спецификалық рибосомалық ақуыз msL2 моделі.b Көптеген эукариоттық рибосомалардың, соның ішінде Saccharomyces cerevisiae 80S рибосомасының микроспоридиан түрлерінің көпшілігінде жоғалған ES19L рРНҚ күшейтуі бар.V. necatrix microsporidia рибосомасының бұрын қалыптасқан құрылымы бұл паразиттерде ES19L жоғалуы жаңа msL1 рибосомалық ақуыздың эволюциясы арқылы өтеледі деп болжайды.Бұл зерттеуде біз E. cuniculi рибосомасының ES19L жоғалуының айқын өтемі ретінде қосымша рибосомалық РНҚ имимиктік протеинін де дамытқанын анықтадық.Дегенмен, msL2 (қазіргі уақытта гипотетикалық ECU06_1135 ақуызы ретінде түсіндіріледі) және msL1 әртүрлі құрылымдық және эволюциялық бастауларға ие.c Эволюциялық байланысы жоқ msL1 және msL2 рибосомалық ақуыздардың генерациясының бұл ашылуы, егер рибосомалар өздерінің рРНҚ-да зиянды мутацияларды жинақтаса, олар тіпті жақын түрлердің кішігірім жиынында құрамдық әртүрліліктің бұрын-соңды болмаған деңгейлеріне қол жеткізе алатынын көрсетеді.Бұл жаңалық митохондриялық рибосоманың шығу тегі мен эволюциясын анықтауға көмектесуі мүмкін, ол өте азайған рРНҚ және әртүрлі түрлердегі ақуыз құрамының қалыптан тыс өзгергіштігімен танымал.
Содан кейін біз msL2 протеинін V. necatrix рибосомасында табылған жалғыз белгілі микроспоридияға тән рибосомалық ақуызды бұрын сипатталған msL1 ақуызымен салыстырдық.Біз msL1 және msL2 эволюциялық байланысты екенін тексергіміз келді.Біздің талдауымыз көрсеткендей, msL1 және msL2 рибосомалық құрылымда бірдей қуысты алып жатыр, бірақ әртүрлі бастапқы және үшінші құрылымдарға ие, бұл олардың тәуелсіз эволюциялық шығу тегін көрсетеді (6-сурет).Осылайша, msL2 ашылуымыз ықшам эукариоттық түрлердің топтары рРНҚ фрагменттерінің жоғалуын өтеу үшін құрылымдық жағынан ерекшеленген рибосомалық ақуыздарды дербес дамыта алатынын дәлелдейді.Бұл тұжырым цитоплазмалық эукариоттық рибосомалардың көпшілігінде 81 рибосомалық белоктардың бір тобын қоса алғанда, инварианттық ақуыз бар екендігімен ерекшеленеді.msL1 және msL2 микроспоридияларының әртүрлі топтарында кеңейтілген rRNA сегменттерінің жоғалуына жауап ретінде пайда болуы паразиттердің молекулалық архитектурасының деградациясы паразиттердің компенсаторлық мутацияларды іздеуіне себеп болатынын көрсетеді, бұл сайып келгенде олардың әртүрлі паразит популяцияларында алынуына әкелуі мүмкін.құрылымдар.
Соңында, біздің үлгіміз аяқталған кезде, біз E. cuniculi рибосомасының құрамын геном тізбегінен болжаған құрамымен салыстырдық.Бірнеше рибосомалық ақуыздар, соның ішінде eL14, eL38, eL41 және eS30, бұрын E. cuniculi геномында олардың гомологтарының айқын болмауына байланысты E. cuniculi геномында жоқ деп есептелген.Көптеген рибосомалық протеиндердің жоғалуы, сондай-ақ көптеген басқа жоғары төмендетілген жасушаішілік паразиттер мен эндосимбионттарда болжанады.Мысалы, еркін өмір сүретін бактериялардың көпшілігінде 54 рибосомалық ақуыздың бірдей отбасы болғанымен, осы белок тұқымдастарының тек 11-інде ғана хостпен шектелген бактериялардың талданған геномында анықталатын гомологтар бар.Бұл түсінікті растау үшін eL38 және eL4131,32 ақуыздары жетіспейтін V. necatrix және P. locustae microsporidia-да рибосомалық ақуыздардың жоғалуы тәжірибе жүзінде байқалды.
Дегенмен, біздің құрылымдар E. cuniculi рибосомасында тек eL38, eL41 және eS30 шын мәнінде жоғалатынын көрсетеді.eL14 протеині сақталды және біздің құрылым бұл ақуызды гомологиялық іздеуде неліктен табу мүмкін еместігін көрсетті (Cурет 7).E. cuniculi рибосомаларында rRNA күшейтілген ES39L деградациясына байланысты eL14 байланыстыру орнының көп бөлігі жоғалады.ES39L болмаған кезде, eL14 қайталама құрылымының көп бөлігін жоғалтты және eL14 тізбегінің тек 18% ғана E. cuniculi және S. cerevisiae-де бірдей болды.Бұл дәйектіліктің нашар сақталуы таңқаларлық, өйткені тіпті Saccharomyces cerevisiae және Homo sapiens - 1,5 миллиард жыл аралықта дамыған организмдер - eL14-тегі бірдей қалдықтардың 51% -дан астамын бөліседі.Сақтаудың бұл аномальды жоғалуы E. cuniculi eL14 неліктен қазіргі уақытта eL1427 рибосомалық ақуыз ретінде емес, болжамды M970_061160 ақуызы ретінде түсіндіріледі.
және Microsporidia рибосомасы ES39L рРНҚ кеңейтімін жоғалтты, ол eL14 рибосомалық ақуызды байланыстыру орнын ішінара жойды.ES39L болмаған жағдайда, eL14 микроспорасының ақуызы қайталама құрылымның жоғалуына ұшырайды, онда бұрынғы rРНҚ байланыстыратын α-спираль ең аз ұзындықтағы ілмекке деградацияланады.b Бірнеше ретті теңестіру eL14 протеині эукариоттық түрлерде жоғары деңгейде сақталғанын көрсетеді (ашытқылар мен адам гомологтары арасындағы 57% реттілік сәйкестігі), бірақ микроспоридияларда нашар сақталған және дивергентті (қалдықтардың 24% аспайтыны eL14 гомологымен бірдей).S. cerevisiae немесе H. sapiens).Бұл реттілікті сақтаудың нашарлығы және құрылымның қайталама өзгергіштігі неге eL14 гомологы E. cuniculiде ешқашан табылмағанын және неге бұл ақуыз E. cuniculiде жоғалған деп есептелетінін түсіндіреді.Керісінше, E. cuniculi eL14 бұрын болжамды M970_061160 ақуызы ретінде аннотацияланған.Бұл бақылау қазіргі уақытта микроспоридиялар геномының әртүрлілігі шамадан тыс бағаланғанын көрсетеді: қазіргі уақытта микроспоридияларда жоғалады деп есептелетін кейбір гендер жоғары сараланған формаларда болса да, шын мәнінде сақталған;оның орнына кейбіреулер құртқа тән белоктар үшін микроспоридия гендерін кодтайды деп есептеледі (мысалы, гипотетикалық протеин M970_061160) шын мәнінде басқа эукариоттарда кездесетін өте алуан түрлі белоктарды кодтайды.
Бұл нәтиже рРНҚ денатурациясының көрші рибосомалық ақуыздардағы реттілік сақталуының күрт жоғалуына әкелуі мүмкін екенін көрсетеді, бұл бұл белоктарды гомологияны іздеу үшін анықталмайтын етеді.Осылайша, біз шағын геномдық ағзалардағы молекулалық деградацияның нақты дәрежесін асыра бағалауымыз мүмкін, өйткені жоғалған деп есептелген кейбір ақуыздар өте өзгерген формаларда болса да, шын мәнінде сақталады.
Паразиттер геномды шектен тыс қысқарту жағдайында өздерінің молекулалық машиналарының қызметін қалай сақтай алады?Біздің зерттеуіміз бұл сұраққа ең кішкентай эукариоттық геномдардың біріне ие E. cuniculi организмінің күрделі молекулалық құрылымын (рибосома) сипаттау арқылы жауап береді.
Микробтық паразиттердегі ақуыз және РНҚ молекулалары көбінесе олардың гомологиялық молекулаларынан еркін тіршілік ететін түрлердегі гомологиялық молекулалардан ерекшеленетіні жиырма жылға жуық уақыт бойы белгілі болды, өйткені оларда сапаны бақылау орталықтары жоқ, еркін өмір сүретін микробтардағы мөлшерінің 50% дейін кішірейеді және т.б. .қатпарлану мен функцияны нашарлататын көптеген әлсірететін мутациялар.Мысалы, 27, 29, 30, 49 бос өмір сүретін түрлермен салыстырғанда, көптеген жасушаішілік паразиттер мен эндосимбионттарды қоса алғанда, шағын геномды организмдердің рибосомаларында бірнеше рибосомалық ақуыздар және рРНҚ нуклеотидтерінің үштен біріне дейін жетіспейді деп күтілуде. Алайда, бұл молекулалардың негізгі паразиттік геномдық қызметі арқылы жұмыс істеу жолы үлкен көлемде қалады.
Біздің зерттеуіміз көрсеткендей, макромолекулалардың құрылымы эволюцияның көптеген аспектілерін аша алады, оларды дәстүрлі салыстырмалы геномдық зерттеулерден жасушаішілік паразиттер мен басқа да иесі шектелген организмдер шығару қиын (Қосымша 7-сурет).Мысалы, eL14 протеинінің мысалы паразиттік түрлердегі молекулалық аппараттың ыдырауының нақты дәрежесін асыра бағалауға болатынын көрсетеді.Қазіргі уақытта энцефалиттік паразиттерде жүздеген микроспоридияға тән гендер бар деп есептеледі.Дегенмен, біздің нәтижелеріміз осы ерекше көрінетін гендердің кейбірі басқа эукариоттарда жиі кездесетін гендердің өте әртүрлі нұсқалары екенін көрсетеді.Сонымен қатар, msL2 протеинінің мысалы жаңа рибосомалық ақуыздарды қалай елемейтінімізді және паразиттік молекулалық машиналар мазмұнын қалай бағаламайтынымызды көрсетеді.Кішкентай молекулалардың мысалы паразиттік молекулалық құрылымдардың оларға жаңа биологиялық белсенділік бере алатын ең керемет жаңалықтарды қалай елемеу керектігін көрсетеді.
Бірге алғанда, бұл нәтижелер иесі шектелген организмдердің молекулалық құрылымдары мен олардың еркін тіршілік ететін ағзалардағы аналогтары арасындағы айырмашылықтар туралы түсінікті жақсартады.Біз ұзақ уақыт бойы қысқартылған, тозған және әртүрлі әлсірететін мутацияларға ұшыраған молекулалық машиналарда жүйелі түрде еленбейтін әдеттен тыс құрылымдық белгілердің жиынтығы бар екенін көрсетеміз.
Екінші жағынан, біз E. cuniculi рибосомаларынан табылған көлемді емес рРНҚ фрагменттері мен біріктірілген фрагменттері геномды азайту өмірдің үш доменінде сақталған негізгі молекулалық механизмнің сол бөліктерін де өзгерте алатынын болжайды - шамамен 3,5 миллиард жылдан кейін .түрлердің тәуелсіз эволюциясы.
E. cuniculi рибосомаларындағы дөңес емес және біріктірілген рРНҚ фрагменттері эндосимбиотикалық бактериялардағы РНҚ молекулаларының алдыңғы зерттеулері аясында ерекше қызығушылық тудырады.Мысалы, Buchnera aphidicola тли эндосимбионында рРНҚ және тРНҚ молекулалары A+T құрамының ауытқуына және канондық емес негіз жұптарының жоғары үлесіне байланысты температураға сезімтал құрылымдарға ие екендігі көрсетілген20,50.РНҚ-дағы бұл өзгерістер, сондай-ақ белок молекулаларындағы өзгерістер енді эндосимбионттардың серіктестерге шамадан тыс тәуелділігіне және эндосимбионттардың жылуды тасымалдай алмауына жауапты деп есептеледі 21, 23 .Паразиттік микроспоридиялар рРНҚ құрылымдық жағынан айқын өзгерістерге ие болғанымен, бұл өзгерістердің табиғаты төмендетілген термиялық тұрақтылықтың және шаперон ақуыздарына жоғары тәуелділіктің геномдары төмендеген ағзалардағы РНҚ молекулаларының ортақ белгілері болуы мүмкін екенін көрсетеді.
Екінші жағынан, біздің құрылымдар паразиттік микроспоридиялардың кең сақталған рРНҚ және ақуыз фрагменттеріне қарсы тұрудың бірегей қабілетін дамытқанын, азғындаған рРНҚ және ақуыз фрагменттерінің құрылымдық имимиктері ретінде мол және оңай қол жетімді шағын метаболиттерді пайдалану мүмкіндігін дамытқанын көрсетеді.Молекулалық құрылымның бұзылуы..Бұл пікірді E. cuniculi рРНҚ және рибосомаларындағы ақуыз фрагменттерінің жоғалуын өтейтін шағын молекулалардың uL15 және eL30 ақуыздарындағы микроспоридияларға тән қалдықтармен байланысуы дәлелдейді.Бұл шағын молекулалардың рибосомалармен байланысуы оң таңдаудың өнімі болуы мүмкін екенін көрсетеді, онда рибосомалық ақуыздардағы Microsporidia-ға тән мутациялар олардың рибосомалардың шағын молекулаларға жақындығын арттыру қабілеті үшін таңдалған, бұл рибосомалық организмдердің тиімдірек болуына әкелуі мүмкін.Жаңалық микробтық паразиттердің молекулалық құрылымындағы ақылды инновацияны ашады және паразиттік молекулалық құрылымдар редуктивті эволюцияға қарамастан өз қызметін қалай сақтайтынын жақсырақ түсінуге мүмкіндік береді.
Қазіргі уақытта бұл кішігірім молекулалардың идентификациясы анық емес.Рибосомалық құрылымдағы осы шағын молекулалардың сыртқы түрі микроспоридия түрлерінің арасында неге ерекшеленетіні түсініксіз.Атап айтқанда, V. necatrix-тің eL20 және K172 белоктарында F170 қалдығының болуына қарамастан, нуклеотидтермен байланысуы E. cuniculi және P. locustae рибосомаларында емес, V. necatrix рибосомаларында неліктен байқалатыны түсініксіз.Бұл жойылу E. cuniculi және P. locustae-де треонин емес, V. necatrix құрамында тирозин болып табылатын 43 uL6 қалдығы (нуклеотидтерді байланыстыратын қалтаға жақын орналасқан) себеп болуы мүмкін.Tyr43 көлемді хош иісті бүйірлік тізбегі стерикалық қабаттасу салдарынан нуклеотидтердің байланысуына кедергі келтіруі мүмкін.Сонымен қатар, нуклеотидтердің айқын жойылуы V. necatrix рибосомалық фрагменттерін модельдеуге кедергі келтіретін крио-ЭМ кескінінің төмен рұқсатымен байланысты болуы мүмкін.
Екінші жағынан, біздің жұмысымыз геномдық ыдырау процесі өнертапқыш күш болуы мүмкін екенін көрсетеді.Атап айтқанда, E. cuniculi рибосомасының құрылымы микроспоридия рибосомасындағы рРНҚ мен ақуыз фрагменттерінің жоғалуы рибосома құрылымының өзгеруіне ықпал ететін эволюциялық қысымды тудырады деп болжайды.Бұл нұсқалар рибосоманың белсенді аймағынан алыс жерде орналасады және рибосоманың оңтайлы жиынтығын сақтауға (немесе қалпына келтіруге) көмектесетін сияқты, ол әйтпесе төмендеген рРНҚ арқылы бұзылады.Бұл микроспоридия рибосомасының негізгі инновациясы гендік дрейфті буферлеу қажеттілігіне айналғанын көрсетеді.
Мүмкін, бұл нуклеотидтермен байланысу арқылы жақсы суреттелген болуы мүмкін, бұл әлі күнге дейін басқа организмдерде ешқашан байқалмаған.Нуклеотидтерді байланыстыратын қалдықтардың типтік микроспоридияларда болуы, бірақ басқа эукариоттарда болмауы, нуклеотидтерді байланыстыру орындары жойылуды күтіп тұрған жәдігерлер ғана емес немесе рРНҚ-ның жеке нуклеотидтер формасына қалпына келуі үшін соңғы орын емес екенін көрсетеді.Оның орнына, бұл сайт оң таңдаудың бірнеше раундында дамуы мүмкін пайдалы мүмкіндік сияқты көрінеді.Нуклеотидтерді байланыстыру орындары табиғи іріктеудің жанама өнімі болуы мүмкін: ES39L ыдырағаннан кейін микроспоридиялар ES39L болмаған кезде оңтайлы рибосома биогенезін қалпына келтіру үшін өтемақы іздеуге мәжбүр болады.Бұл нуклеотид ES39L-дегі A3186 нуклеотидінің молекулалық контактілеріне ұқсай алатындықтан, нуклеотид молекуласы рибосоманың құрылыс блогына айналады, оның байланысуы eL30 тізбегінің мутациясымен одан әрі жақсарады.
Жасуша ішілік паразиттердің молекулалық эволюциясына келетін болсақ, біздің зерттеуіміз көрсеткендей, дарвиндік табиғи сұрыпталу күштері мен геномдық ыдыраудың генетикалық дрейфі параллельді емес, тербеліспен әрекет етеді.Біріншіден, генетикалық дрейф биомолекулалардың маңызды ерекшеліктерін жояды, бұл өтемақы өте қажет етеді.Паразиттер бұл қажеттілікті Дарвиндік табиғи сұрыптау арқылы қанағаттандырғанда ғана олардың макромолекулалары өздерінің ең әсерлі және жаңашыл қасиеттерін дамытуға мүмкіндік алады.Маңыздысы, E. cuniculi рибосомасындағы нуклеотидтерді байланыстыру орындарының эволюциясы молекулярлық эволюцияның бұл жоғалту-пайда үлгісі зиянды мутацияларды амортизациялап қана қоймайды, кейде паразиттік макромолекулаларға мүлдем жаңа функцияларды береді деп болжайды.
Бұл идея Сюэлл Райттың қозғалмалы тепе-теңдік теориясына сәйкес келеді, ол табиғи сұрыпталудың қатаң жүйесі организмдердің жаңалық енгізу мүмкіндігін шектейді51,52,53.Дегенмен, егер генетикалық дрейф табиғи сұрыпталуды бұзса, бұл дрейфтер өздігінен бейімделмейтін (немесе тіпті зиянды) өзгерістер тудыруы мүмкін, бірақ жоғары фитнесті немесе жаңа биологиялық белсенділікті қамтамасыз ететін одан әрі өзгерістерге әкелуі мүмкін.Біздің құрылым биомолекуланың қатпары мен қызметін төмендететін бірдей мутация түрі оны жақсартудың негізгі триггері болып көрінетінін көрсету арқылы бұл идеяны қолдайды.«Жеңіс-жеңіс» эволюциялық моделіне сәйкес, біздің зерттеуіміз көрсеткендей, дәстүрлі түрде дегенеративті процесс ретінде қарастырылатын геномның ыдырауы да инновацияның негізгі драйвері болып табылады, кейде және, мүмкін, жиі макромолекулаларға жаңа паразиттік әрекеттерді алуға мүмкіндік береді.оларды пайдалана алады.