Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат.Сиз колдонуп жаткан серепчинин версиясы чектелген CSS колдоосуна ээ.Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerдеги Шайкештик режимин өчүрүү).Ал ортодо, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн биз сайтты стилдерсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Микробдук мителердин эволюциясы мителердин жакшырышына себеп болгон табигый тандалуу менен мителердин гендерин жоготуп, зыяндуу мутацияларды топтоого алып келген генетикалык дрейфтин ортосундагы каршы аракеттенүүнү камтыйт.Бул жерде, бул каршы аракет бир макромолекуланын масштабында кандайча болуп жатканын түшүнүү үчүн, табияттагы эң кичинекей геномдордун бири болгон эукариоттук организм Encephalitozoon cuniculi рибосомасынын крио-ЭМ түзүмүн сүрөттөп беребиз.E. cuniculi рибосомаларында рРНКнын өтө азайышы мурда белгисиз болгон эриген рРНК шилтемелеринин жана томпоксуз рРНКнын эволюциясы сыяктуу болуп көрбөгөндөй структуралык өзгөрүүлөр менен коштолот.Мындан тышкары, E. cuniculi рибосомасы майда молекулаларды деградацияланган рРНК фрагменттеринин жана протеиндердин структуралык мимикасы катары колдонуу жөндөмүн өнүктүрүү аркылуу рРНК фрагменттерин жана белокторун жоготуудан аман калган.Жалпысынан алганда, биз көптөн бери азайган, бузулган жана алсыратуучу мутацияларга дуушар болгон молекулярдык структуралардын бир катар компенсациялык механизмдери бар экенин, алар молекулярдык кысылууларга карабастан активдүү экенин көрсөтөбүз.
Микробдук мителердин көпчүлүк топтору өз ээлерин эксплуатациялоо үчүн уникалдуу молекулярдык куралдарга ээ болгондуктан, биз көбүнчө мителердин ар кандай топтору үчүн ар кандай терапияны иштеп чыгууга туура келет1,2.Бирок, жаңы далилдер паразиттердин эволюциясынын кээ бир аспектилери конвергенттүү жана негизинен болжолдонууга мүмкүн экендигин көрсөтүп турат, бул микробдук паразиттерге кеңири терапиялык кийлигишүү үчүн потенциалдуу негизди көрсөтөт3,4,5,6,7,8,9.
Мурунку иш геномду кыскартуу же геномдун ажыроосу10,11,12,13 деп аталган микробдук мителердин жалпы эволюциялык тенденциясын аныктады.Азыркы изилдөөлөр көрсөткөндөй, микроорганизмдер эркин жашоо образынан баш тартып, клетка ичиндеги мителерге (же эндосимбионтторго) айланганда, алардын геномдору миллиондогон жылдар бою жай, бирок укмуштуудай метаморфоздорго дуушар болушат9,11.Геномдун ажыроосу деп аталган процессте микробдук мителер зыяндуу мутацияларды топтоп, мурда маанилүү болгон көптөгөн гендерди псевдогендерге айлантып, гендин акырындык менен жоголушуна жана мутациялык кыйроого алып келет14,15.Бул кыйроо эң эски клетка ичиндеги организмдердеги гендердин 95% га жакынын эркин жашоочу түрлөргө салыштырмалуу жок кыла алат.Ошентип, клетка ичиндеги мителердин эволюциясы эки карама-каршы күчтүн ортосундагы тирешүү болуп саналат: Дарвиндик табигый тандалуу, мителердин өркүндөшүнө алып келет жана геномдун кыйрашы менен мителердин унутулуп калышы.Мите бул аркан тартыштан кантип чыгып, молекулярдык түзүлүшүнүн активдүүлүгүн сактап калганы белгисиз бойдон калууда.
Геномдун ажыроо механизми толук түшүнүксүз болсо да, ал көбүнчө генетикалык дрейфтен улам пайда болот.Паразиттер кичинекей, жыныссыз жана генетикалык жактан чектелген популяцияларда жашагандыктан, ДНКнын репликациясында кээде пайда болуучу зыяндуу мутацияларды эффективдүү жок кыла албайт.Бул зыяндуу мутациялардын кайтарылгыс топтолушуна жана мите геномунун кыскарышына алып келет.Натыйжада мите клетка ичиндеги чөйрөдө жашоосу үчүн зарыл болбой калган гендерин гана жоготпостон.Бул мите популяцияларынын спорадик зыяндуу мутацияларды эффективдүү жок кыла албагандыгы, бул мутациялардын бүт геномдо, анын ичинде алардын эң маанилүү гендеринде топтолушуна алып келет.
Геномдун кыскарышы жөнүндөгү биздин азыркы түшүнүгүбүздүн көбү геномдун ырааттуулугун салыштырууга гана негизделген, үй чарба функцияларын аткарган жана дары-дармектин потенциалдуу буталары катары кызмат кылган чыныгы молекулалардагы өзгөрүүлөргө азыраак көңүл бурулат.Салыштырмалуу изилдөөлөр көрсөткөндөй, зыяндуу клетка ичиндеги микробдук мутациялардын жүгү протеиндерди жана нуклеиндик кислоталарды туура эмес бүктөп, бириктирип, аларды шаперонго көбүрөөк көз каранды жана ысыкка сезгичтикке алып келет19,20,21,22,23.Мындан тышкары, ар кандай мите курттар (көз карандысыз эволюция кээде 2,5 миллиард жылга чейин бөлүнгөн) протеин синтезинде5,6 жана ДНКны оңдоо механизмдеринде24 сапатты көзөмөлдөө борборлорунан ушундай эле жоготууга учурашкан.Бирок, клетка ичиндеги жашоо образынын клеткалык макромолекулалардын бардык башка касиеттерине, анын ичинде зыяндуу мутациялардын көбөйүп бараткан жүгүнө молекулярдык ыңгайлашууга тийгизген таасири жөнүндө аз белгилүү.
Бул иште клетка ичиндеги микроорганизмдердин белокторунун жана нуклеин кислоталарынын эволюциясын жакшыраак түшүнүү үчүн клетка ичиндеги мите Encephalitozoon cuniculi рибосомаларынын структурасын аныктадык.E. cuniculi — мите микроспоридиялардын тобуна кирген козу карын сымал организм, алар адаттан тыш кичинекей эукариоттук геномдорго ээ, ошондуктан геномдун ажыроосун изилдөө үчүн моделдик организмдер катары колдонулат25,26,27,28,29,30.Жакында, крио-ЭМ рибосома структурасы Microsporidia, Paranosema locustae жана Vairimorpha necatrix31,32 (~ 3.2 Mb геном) орточо кыскарган геномдор үчүн аныкталган.Бул структуралар рРНКнын күчөшүнүн айрым жоготуулары коңшу рибосомалык протеиндердин ортосундагы жаңы байланыштарды өнүктүрүү же жаңы msL131,32 рибосомалык белокторду алуу менен компенсацияланат деп болжолдойт.Encephalitozoon түрлөрү (геному ~2,5 млн bp) эң жакын тууганы Ордоспоралар менен бирге эукариоттордо геномдун кыскарышынын эң жогорку даражасын көрсөтөт – аларда 2000ден аз протеин коддоочу гендер бар жана алардын рибосомаларында рРНКнын кеңейишинен (экспансацияланган бактериялардын бөлүктөрүнөн) гана жок болушу күтүлөт. l рибосомалар) ошондой эле E. cuniculi геномунда гомологдор жок болгондуктан төрт рибосомалык белокторго ээ26,27,28.Демек, биз E. cuniculi рибосомасы геномдун ажыроосуна молекулярдык адаптациянын мурда белгисиз стратегияларын ачып бере алат деген жыйынтыкка келдик.
Биздин крио-ЭМ структурасы мүнөздөлүүчү эң кичинекей эукариоттук цитоплазмалык рибосоманы билдирет жана геномдун кыскарышынын акыркы даражасы клетканын ажырагыс бөлүгү болгон молекулярдык механизмдин түзүлүшүнө, чогулушуна жана эволюциясына кандайча таасир этээри жөнүндө түшүнүк берет.Биз E. cuniculi рибосомасы РНКнын бүктөлүшүнүн жана рибосомалардын жыйындысынын кеңири сакталган принциптеринин көбүн бузганын аныктадык жана жаңы, мурда белгисиз рибосомалык белокту ачтык.Күтүлбөгөн жерден биз микроспоридия рибосомаларынын кичинекей молекулаларды байланыштыруу жөндөмдүүлүгүнө ээ болгонун көрсөтүп, рРНКдагы жана белоктордогу кыскартуулар эволюциялык инновацияларды жаратат, алар акырында рибосомага пайдалуу сапаттарды бере алат деген гипотеза жасайбыз.
Клетка ичиндеги организмдердеги белоктордун жана нуклеин кислоталарынын эволюциясы жөнүндөгү түшүнүгүбүздү өркүндөтүү үчүн, биз алардын рибосомаларын тазалоо жана бул рибосомалардын түзүлүшүн аныктоо максатында инфекцияланган сүт эмүүчүлөрдүн клеткаларынын культураларынан E. cuniculi спораларын бөлүп алууну чечтик.Микроспоридияларды азыктандыруучу чөйрөдө өстүрүүгө мүмкүн болбогондуктан, көп сандагы мите микроспоридияларды алуу кыйын.Анын ордуна алар кабыл алуучу клетканын ичинде гана өсүп, көбөйүшөт.Ошондуктан, рибосоманы тазалоо үчүн E. cuniculi биомассасын алуу үчүн, сүт эмүүчүлөрдүн бөйрөк клеткасынын RK13 линиясын E. cuniculi споралары менен жуктуруп, E. cuniculi өсүп жана көбөйүшүнө мүмкүндүк берүү үчүн бул жуккан клеткаларды бир нече жума бою өстүрдүк.Жарым чарчы метрге жакын жуккан клетканын моно катмарын колдонуу менен биз 300 мг микроспоридия спораларын тазалап, аларды рибосомаларды бөлүп алуу үчүн колдоно алдык.Андан кийин биз айнек мончоктор менен тазаланган спораларды бузуп, лизаттарды этап-этилен полиэтилен гликолду бөлүү аркылуу чийки рибосомаларды бөлүп алдык.Бул структуралык анализ үчүн болжол менен 300 мкг чийки E. cuniculi рибосомаларын алууга мүмкүндүк берди.
Андан кийин биз пайда болгон рибосома үлгүлөрүн колдонуу менен крио-ЭМ сүрөттөрүн чогулттук жана бул сүрөттөрдү чоң рибосомалык суббирдикке, кичинекей суббирдик башына жана кичинекей суббирдикке туура келген маскалар аркылуу иштеттик.Бул процесстин жүрүшүндө биз болжол менен 108 000 рибосомалык бөлүкчөлөрдүн сүрөттөрүн чогулттук жана 2,7 Å резолюциядагы крио-ЭМ сүрөттөрүн эсептедик (Кошумча сүрөттөр 1-3).Андан кийин биз рРНКны, рибосомалык белокту жана E. cuniculi рибосомалары менен байланышкан гибернация фактору Mdf1ди моделдөө үчүн cryoEM сүрөттөрүн колдондук (сүрөт 1а, б).
a E. cuniculi рибосомасынын түзүлүшү күтүү фактору Mdf1 (pdb id 7QEP) менен комплекстүү.b E. cuniculi рибосомасы менен байланышкан Mdf1 күтүү факторунун картасы.c Микроспоридия түрүндөгү калыбына келтирилген рРНКны белгилүү рибосомалык структураларга салыштырган экинчи структуралык карта.Панелдер күчөтүлгөн рРНК фрагменттеринин (ES) жана рибосоманын активдүү жерлеринин, анын ичинде декоддоочу жердин (DC), сарциницин циклинин (SRL) жана пептидил трансфераза борборунун (PTC) жайгашкан жерин көрсөтөт.d E. cuniculi рибосомасынын пептидилтрансфераза борборуна туура келген электрондун тыгыздыгы бул каталитикалык участок E. cuniculi митесинде жана анын ээлеринде, анын ичинде H. sapiens-те бирдей түзүлүшкө ээ экенин көрсөтүп турат.e, f Дешифрлөө борборунун тиешелүү электрон тыгыздыгы (e) жана декоддоо борборунун схемалык түзүлүшү (f) E. cuniculi көптөгөн башка эукариоттордо A1491 (E. coli номерлөө) ордуна U1491 калдыктары бар экенин көрсөтүп турат.Бул өзгөрүү E. cuniculi бул активдүү сайтка багытталган антибиотиктерге сезгич болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат.
V. necatrix жана P. locustae рибосомаларынын мурда түзүлгөн структураларынан айырмаланып (экөө тең микроспоридиялардын Nosematidae тукумун билдирет жана бири-бирине абдан окшош), 31,32 E. cuniculi рибосомалары рРНКнын жана белоктун фрагментациясынын көптөгөн процесстеринен өтөт.Андан ары денатурация (кошумча 4-6-сүрөттөр).rRNAда эң таң калыштуу өзгөрүүлөргө ES12L күчөтүлгөн 25S рРНК фрагментинин толук жоголушу жана h39, h41 жана H18 спиралдарынын жарым-жартылай бузулушу кирген (сүрөт 1c, Кошумча 4-сүрөт).Рибосомалык белоктордун ичинен эң көрүнүктүү өзгөрүүлөргө eS30 протеининин толук жоголушу жана eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17 жана eS7 белокторунун кыскарышы кирет (Кошумча 4, 5-сүрөттөр).
Ошентип, Encephalotozoon/Ordospora түрлөрүнүн геномдорунун өтө азайышы алардын рибосома түзүмүндө чагылдырылат: E. cuniculi рибосомалары структуралык мүнөздөмөлөргө дуушар болгон эукариоттук цитоплазмалык рибосомаларда белоктун мазмунунун эң кескин жоголушуна дуушар болушат, ал тургай аларда рРНКда жана консервацияланган үч протеиндер да жок. жашоо чөйрөлөрү.E. cuniculi рибосомасынын түзүлүшү бул өзгөрүүлөрдүн биринчи молекулярдык моделин камсыз кылат жана салыштырмалуу геномика жана клетка ичиндеги биомолекулярдык түзүлүштү изилдөөлөр тарабынан көз жаздымда калган эволюциялык окуяларды ачып берет (Кошумча 7-сүрөт).Төмөндө биз бул окуялардын ар бирин алардын эволюциялык келип чыгышы жана рибосома функциясына тийгизген таасири менен бирге сүрөттөп беребиз.
Андан кийин биз E. cuniculi рибосомаларынын чоң рРНК кыскартууларынан тышкары, алардын активдүү жерлеринин биринде рРНК вариациялары бар экенин аныктадык.E. cuniculi рибосомасынын пептидилтрансфераза борбору башка эукариоттук рибосомалардай структурага ээ болсо да (1d-сүрөт), декоддоо борбору 1491-нуклеотиддеги ырааттуулуктун өзгөрүшүнө байланыштуу айырмаланат (E. coli номерлөө, 1е, е-сүрөт).Бул байкоо маанилүү, анткени эукариоттук рибосомалардын декоддоочу жеринде, адатта, A1408 жана G1491 бактериялык тибиндеги калдыктарга салыштырмалуу G1408 жана A1491 калдыктары бар.Бул вариация бактериялык жана эукариоттук рибосомалардын рибосомалык антибиотиктердин аминогликозиддер үй-бүлөсүнө жана декоддоочу жерге багытталган башка кичинекей молекулаларга ар кандай сезгичтигинин негизинде жатат.E. cuniculi рибосомасынын декоддоочу жеринде A1491 калдыгы U1491 менен алмаштырылып, бул активдүү сайтка багытталган кичинекей молекулалар үчүн уникалдуу байланыш интерфейсин түздү.Ошол эле A14901 варианты P. locustae жана V. necatrix сыяктуу башка микроспоридияларда да бар, бул анын микроспоридия түрлөрүнүн арасында кеңири таралганын көрсөтүп турат (1f-сүрөт).
Биздин E. cuniculi рибосома үлгүлөрү метаболикалык жактан жигердүү эмес споралардан бөлүнүп алынгандыктан, биз E. cuniculi крио-EM картасын стресс же ачарчылык шарттарында мурда сүрөттөлгөн рибосоманын байланышы үчүн сынап көрдүк.Күтүү факторлору 31,32,36,37, 38. Биз уйкудагы рибосоманын мурда түзүлгөн структурасын E. cuniculi рибосомасынын крио-ЭМ картасы менен дал келтирдик.Док үчүн S. cerevisiae рибосомалары гибернация фактору Stm138 менен комплексте, чегиртке рибосомалары Lso232 фактору менен комплексте жана V. necatrix рибосомалары Mdf1 жана Mdf231 факторлору менен комплексте колдонулган.Ошол эле учурда биз Mdf1 эс алуу факторуна туура келген крио-ЭМ тыгыздыгын таптык.Mdf1 V. necatrix рибосомасы менен байланышкан сыяктуу, Mdf1 да E. cuniculi рибосомасы менен байланышат, ал жерде рибосоманын E сайтын бөгөттөп, мителердин споралары организмди активдештирүү учурунда метаболикалык жактан жигердүү эмес болуп калганда рибосомаларды жеткиликтүү кылууга жардам берет (2-сүрөт).).
Mdf1 рибосоманын E сайтын бөгөттөйт, ал мите споралары метаболикалык жактан жигердүү эмес болуп калганда рибосоманы инактивациялоого жардам берет.E. cuniculi рибосомасынын структурасында биз Mdf1 протеин синтези учурунда рибосомадан деацилденген тРНКнын рибосомадан чыгуусун жеңилдеткен L1 рибосома сабагы менен мурда белгисиз контакт түзөрүн таптык.Бул байланыштар Mdf1 деацетилденген тРНК сыяктуу механизмди колдонуу менен рибосомадан ажырайт деп болжолдойт, бул рибосома протеин синтезин кайра активдештирүү үчүн Mdf1ди кантип алып салышы мүмкүн болгон түшүндүрмө берет.
Бирок, биздин структура Mdf1 менен L1 рибосомасынын бутунун (белок синтези учурунда рибосомадан деацилденген тРНКны бошотууга жардам берген рибосоманын бөлүгү) ортосунда белгисиз байланышты аныктады.Атап айтканда, Mdf1 деацилденген тРНК молекуласынын чыканак сегментиндей эле контакттарды колдонот (2-сүрөт).Бул мурда белгисиз молекулярдык моделдөө Mdf1 деацетилденген тРНК сыяктуу механизмди колдонуу менен рибосомадан диссоциацияланарын көрсөттү, бул рибосома протеин синтезин кайра активдештирүү үчүн бул гибернация факторун кантип жок кыларын түшүндүрөт.
рРНК моделин курууда биз E. cuniculi рибосомасында аномалдуу түрдө бүктөлгөн рРНК фрагменттери бар экенин көрдүк, аларды биз бириккен рРНК деп атадык (3-сүрөт).Жашоонун үч чөйрөсүн камтыган рибосомаларда рРНК бүктөлүп, көпчүлүк рРНК негиздери же база жупташып, бири-бири менен бүктөлүп же рибосомалык белоктор менен өз ара аракеттенет38,39,40.Бирок E. cuniculi рибосомаларында рРНКлар бүктөлүү принцибин бузуп жаткандай, алардын спиралдарынын бир бөлүгүн бүктөлбөгөн рРНК аймактарына айландырышат.
H18 25S рРНК спиралынын түзүлүшү S. cerevisiae, V. necatrix жана E. cuniculi.Адатта, үч жашоо доменин камтыган рибосомаларда бул байланыштыргыч 24-34 калдыктарды камтыган РНК спиралына айланат.Микроспоридияда, тескерисинче, бул рРНК байланыштыргыч акырындык менен 12 гана калдыкты камтыган эки бир жиптүү уридинге бай шилтемелерге чейин кыскарат.Бул калдыктардын көбү эриткичтерге дуушар болушат.Бул сүрөттө мите микроспоридиялар рРНКнын бүктөлүшүнүн жалпы принциптерин бузуп жатканы көрүнүп турат, мында рРНКнын негиздери адатта башка негиздер менен кошулат же рРНК-белоктун өз ара аракеттенүүсүнө катышат.Микроспоридияларда кээ бир рРНК фрагменттери жагымсыз бүктөлүп, мында мурунку рРНК спиралы дээрлик түз сызыкка созулган бир тилкелүү фрагментке айланат.Бул адаттан тыш аймактардын болушу микроспоридия рРНКсына РНК негиздеринин минималдуу санын колдонуу менен алыскы рРНК фрагменттерин байланыштырууга мүмкүндүк берет.
Бул эволюциялык өтүүнүн эң таң калыштуу мисалын H18 25S рРНК спиралынан көрүүгө болот (сүрөт 3).E. coliден адамдарга чейин бул рРНК спиралынын негиздеринде 24-32 нуклеотид бар, алар бир аз туура эмес спиралды түзөт.V. necatrix жана P. locustae 31,32 мурда аныкталган рибосомалык структураларда, H18 спиралынын негиздери жарым-жартылай ийрилет, бирок нуклеотиддик негизде жупташуу сакталат.Бирок E. cuniculiде бул рРНК фрагменти эң кыска 228UUUUGU232 жана 301UUUUUUUUU307 болуп калат.Кадимки рРНК фрагменттеринен айырмаланып, бул уридинге бай байланыштыргычтар рибосомалык белоктор менен тыгыз байланышта болушпайт.Анын ордуна, алар эриткич менен ачык жана толук ачылбаган структураларды кабыл алышат, аларда рРНК тилкелери дээрлик түз узартылган.Бул созулган конформация E. cuniculi H16 жана H18 рРНК спиральдарынын ортосундагы 33 Å боштукту толтуруу үчүн 12 гана РНК негиздерин колдоноорун түшүндүрөт, ал эми башка түрлөр боштукту толтуруу үчүн, жок эле дегенде, эки эсе көп рРНК негиздерин талап кылат.
Ошентип, биз энергетикалык жагымсыз бүктөлүү аркылуу, мите микроспоридиялар жашоонун үч чөйрөсүндө түрлөр боюнча кеңири сакталган рРНК сегменттерин да жыйрылуу стратегиясын иштеп чыкканын көрсөтө алабыз.Кыязы, рРНК спиральдарын кыска поли-U линкерлерине айландырган мутацияларды топтоо менен, E. cuniculi дисталдык рРНК фрагменттерин байлоо үчүн мүмкүн болушунча азыраак нуклеотиддерди камтыган адаттан тыш рРНК фрагменттерин түзө алат.Бул микроспоридиялардын структуралык жана функционалдык бүтүндүгүн жоготпостон, алардын негизги молекулярдык түзүлүшүнүн кескин төмөндөшүнө кантип жеткенин түшүндүрүүгө жардам берет.
E. cuniculi рРНКсынын дагы бир адаттан тыш өзгөчөлүгү – рРНКнын коюуланбаган көрүнүшү (4-сүрөт).Дөңгөлөктөр – бул РНК спиралынын ичине жашынбастан, сыртка чыгып турган, жуптары жок нуклеотиддер.Көпчүлүк рРНК протрузиялары молекулярдык жабышчаак болуп, чектеш рибосомалык белокторду же башка рРНК фрагменттерин бириктирүүгө жардам берет.Кээ бир бүдүрчөлөр шарнирдин ролун аткарып, рРНК спиралынын бүктөлүшүнө жана протеин синтези үчүн оптималдуу бүктөлүшүнө мүмкүндүк берет 41 .
а рРНК чыгышы (S. cerevisiae номерлөө) E. cuniculi рибосомасынын структурасында жок, бирок башка эукариоттордун көпчүлүгүндө бар b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens жана E. cuniculi ички рибосомаларында.мителерде байыркы, жогорку деңгээлде сакталган рРНКнын көбүгү жок.Бул коюулар рибосоманын түзүлүшүн турукташтырат;ошондуктан алардын микроспоридияларда жок болушу микроспоридия мителеринде рРНК бүктөлүшүнүн туруктуулугунун төмөндөшүн көрсөтөт.P сабактары менен салыштыруу (бактериялардагы L7/L12 сабактары) рРНК бүдүрчөлөрүнүн жоголушу кээде жоголгон бүдүрчөлөрдүн жанында жаңы бүдүрчөлөрдүн пайда болушу менен дал келерин көрсөтөт.23S/28S рРНКдагы H42 спиралынын жашоонун үч чөйрөсүндө корголушуна байланыштуу, анын жашы кеминде 3,5 миллиард жыл деп болжолдонгон байыркы томпок (U1206 Saccharomyces cerevisiae) бар.Микроспоридияларда бул томпок жоюлат.Бирок, жоголгон томпоктун жанында жаңы томпок пайда болгон (E. cuniculiде А1306).
Таң калыштуусу, биз E. cuniculi рибосомаларында башка эукариоттордо сакталган 30дан ашык томпок, анын ичинде башка түрлөрдө табылган рРНКнын көбү жок экенин таптык (сүрөт 4а).Бул жоготуу рибосоманын бөлүкчөлөрү менен чектеш рРНК спиралдарынын ортосундагы көптөгөн байланыштарды жок кылат, кээде рибосоманын ичинде чоң боштуктарды жаратып, E. cuniculi рибосомасын салттуу рибосомаларга караганда кеурек кылат (сүрөт 4b).Белгилей кетчү нерсе, биз бул томпоюп көбү, ошондой эле мурда аныкталган V. necatrix жана P. locustae рибосома структураларында жоголгон деп табылган, алар мурунку структуралык анализдер31,32 көз жаздымда калган.
Кээде рРНКнын томпоктун жоголушу жоголгон томпоктун жанында жаңы томпоктун пайда болушу менен коштолот.Мисалы, рибосомалык Р сабагында E. coliден адамдарга чейин сакталып калган U1208 томпосу (Saccharomyces cerevisiae) бар жана ошондуктан анын жашы 3,5 миллиард жыл деп болжолдонууда.Белок синтези учурунда бул томпок Р сабагынын ачык жана жабык конформациялардын ортосунда жылышына жардам берет, ошентип рибосома котормо факторлорун чогултуп, аларды активдүү жерге жеткире алат.E. cuniculi рибосомаларында бул коюулануу жок;бирок үч базалык жупта гана жайгашкан жаңы коюу (G883) P сабагынын оптималдуу ийкемдүүлүгүн калыбына келтирүүгө салым кошо алат (сүрөт 4c).
Биздин рРНКнын бүдүрчөлөрү жок маалыматтары рРНКнын минимизациясы рибосоманын бетиндеги рРНК элементтеринин жоголушу менен эле чектелбестен, рибосоманын ядросун да камтышы мүмкүн экенин көрсөтүп турат, бул эркин жашоочу клеткаларда сүрөттөлбөгөн мите-спецификалык молекулярдык кемчиликти жаратат.тирүү түрлөрү байкалат.
Канондук рибосомалык протеиндерди жана рРНКны моделдегенден кийин, биз кадимки рибосомалык компоненттер крио-ЭМ сүрөтүнүн үч бөлүгүн түшүндүрө албастыгын таптык.Бул фрагменттердин экөөсү кичинекей молекулалар (сүрөт 5, кошумча сүрөт 8).Биринчи сегмент рибосомалык белоктордун ортосунда uL15 жана eL18 ортосунда, адатта, E. cuniculi кыскартылган eL18 C-терминусу ээлеген абалда жайгашкан.Бул молекуланын ким экенин аныктай албасак да, бул тыгыздык аралынын көлөмү жана формасы спермидин молекулаларынын болушу менен жакшы түшүндүрүлөт.Анын рибосома менен байланышы uL15 белокторундагы (Asp51 жана Arg56) микроспоридияга мүнөздүү мутациялар менен турукташтырылган, алар рибосоманын бул кичинекей молекулага жакындыгын жогорулатат, анткени алар uL15 кичинекей молекуланы рибосомалык түзүлүшкө ороп алат.Кошумча 2-сүрөт).8, кошумча маалыматтар 1, 2).
E. cuniculi рибосома менен байланышкан рибозанын сыртында нуклеотиддердин бар экендигин көрсөткөн крио-ЭМ сүрөтү.E. cuniculi рибосомасында бул нуклеотид башка эукариоттук рибосомалардын көбүндө 25S рРНК A3186 нуклеотиди (Saccharomyces cerevisiae номерлөө) менен бирдей орунду ээлейт.б E. cuniculi рибосомалык түзүлүшүндө бул нуклеотид uL9 жана eL20 рибосомалык белоктордун ортосунда жайгашып, ошону менен эки белоктордун ортосундагы байланышты турукташтырат.microsporidia түрлөрүнүн арасында cd eL20 ырааттуулугун сактоо талдоо.Microsporidia түрлөрүнүн филогенетикалык дарагы (c) жана eL20 протеининин (d) көп ырааттуу түзүлүшү нуклеотиддерди байланыштырган F170 жана K172 калдыктары S. lophiiден тышкары, микроспоридиялардын көпчүлүгүндө сакталганын көрсөтүп турат, ал эрте бутактануучу Microsporidiaдан тышкары, S. lophii дан башкасы, ал узартылган.e Бул көрсөткүч F170 жана K172 нуклеотиддерди байланыштырган калдыктар өтө кыскарган микроспоридия геномунун eL20сында гана бар экенин, бирок башка эукариоттордо жок экенин көрсөтүп турат.Жалпысынан алганда, бул маалыматтар Microsporidian рибосомалары AMP молекулаларын байлап, аларды рибосомалык түзүлүштөгү протеин-белоктун өз ара аракеттешүүсүн турукташтыруу үчүн колдоно турган нуклеотиддик байланыш сайтын иштеп чыкканын көрсөтүп турат.Микроспоридиядагы бул байланыш сайтынын жогорку деңгээлде сакталышы жана башка эукариоттордо анын жоктугу бул сайт Microsporidia үчүн тандап жашоо артыкчылыгын камсыз кыла алат деп болжолдойт.Ошентип, микроспоридия рибосомасындагы нуклеотиддерди байланыштырган чөнтөк мурда сүрөттөлгөндөй рРНК деградациясынын бузулган өзгөчөлүгү же акыркы формасы эмес, тескерисинче, микроспоридия рибосомасына чакан молекулаларды түздөн-түз байланыштырып, аларды молекулярдык курулуш материалы катары колдонууга мүмкүндүк берген пайдалуу эволюциялык инновация болуп көрүнөт.рибосомалар үчүн курулуш материалдары.Бул ачылыш микроспоридия рибосомасын структуралык курулуш материалы катары бир нуклеотидди колдонгон жалгыз рибосома кылат.f Нуклеотиддердин байланышынан келип чыккан гипотетикалык эволюциялык жол.
Экинчи төмөнкү молекулярдык тыгыздык рибосомалык белоктор uL9 жана eL30 ортосундагы тилкеде жайгашкан (сүр. 5а).Бул интерфейс мурда Saccharomyces cerevisiae рибосомасынын структурасында rRNA A3186 (ES39L rRNA кеңейтилишинин бөлүгү) 25S нуклеотиди үчүн байланыштыруучу сайт катары сүрөттөлгөн.Дегенерацияланган P. locustae ES39L рибосомаларында бул интерфейс белгисиз жалгыз нуклеотид 31 менен байланыша тургандыгы көрсөтүлгөн жана бул нуклеотид рРНКнын кыскартылган акыркы формасы болуп саналат, мында рРНКнын узундугу ~130-230 негиздер болот деп болжолдонууда.ES39L бир нуклеотидге чейин кыскарган 32.43.Биздин крио-ЭМ сүрөттөрү тыгыздык нуклеотиддер менен түшүндүрүлөт деген ойду колдойт.Бирок, биздин структуранын жогорку чечилиши бул нуклеотид экстрарибосомалык молекула, балким AMP экенин көрсөттү (сүрөт 5а, б).
Андан кийин биз нуклеотиддерди бириктирүүчү жер E. cuniculi рибосомасында пайда болгонбу же ал мурда болгонбу деп сурадык.Нуклеотиддердин байланышы негизинен eL30 рибосомалык протеиндеги Phe170 жана Lys172 калдыктары аркылуу ишке ашкандыктан, биз 4396 өкүл эукариотто бул калдыктардын сакталышын бааладык.Жогорудагы uL15 окуясында болгондой, биз Phe170 жана Lys172 калдыктары типтүү Microsporidiaда гана жогорку деңгээлде сакталганын, бирок башка эукариоттордо, анын ичинде атиптик Microsporidia Mitosporidium жана Amphiamblys, ES39L rRNA фрагменти азайбаганын байкадык (4645. Fi).-e).
Чогуу алганда, бул маалыматтар E. cuniculi жана, балким, башка канондук микроспоридиялар рРНКнын жана белоктун деңгээлинин төмөндөшүнүн ордун толтуруу үчүн рибосоманын структурасында көп сандагы майда метаболиттерди эффективдүү басып алуу жөндөмүн өнүктүргөн деген ойду колдойт.Муну менен алар рибосоманын сыртында нуклеотиддерди байланыштыруунун уникалдуу жөндөмүн иштеп чыгышты, бул паразиттик молекулярдык структуралар көп майда метаболиттерди кармап, аларды бузулган РНК жана белок фрагменттеринин структуралык мимикалары катары колдонуу менен компенсациялай турганын көрсөтүштү..
Биздин крио-ЭМ картасынын үчүнчү симуляцияланбаган бөлүгү, чоң рибосомалык суббирдикте табылган.Биздин картанын салыштырмалуу жогорку резолюциясы (2,6 Å) бул тыгыздык чоң каптал чынжыр калдыктарынын уникалдуу айкалыштары менен белокторго таандык экенин көрсөтүп турат, бул бизге бул тыгыздыкты мурда белгисиз рибосомалык белок катары аныктоого мүмкүндүк берди, биз аны msL2 (Microsporidia- спецификалык белок L2) деп атадык (ыкмалар, 6-сүрөт).Биздин гомологиялык издөөбүз көрсөткөндөй, msL2 Encephaliter жана Orosporidium тукумундагы Microsporidia классында сакталган, бирок башка түрлөрдө, анын ичинде башка Microsporidia да жок.Рибосомалык түзүлүштө msL2 кеңейтилген ES31L рРНКнын жоголушу менен пайда болгон боштукту ээлейт.Бул боштукта msL2 рРНКнын бүктөлүшүн турукташтырууга жардам берет жана ES31L жоготуусунун ордун толтура алат (сүрөт 6).
а Электрон тыгыздыгы жана E. cuniculi рибосомаларында табылган Microsporidia-спецификалык рибосомалык протеин msL2 модели.b Көпчүлүк эукариоттук рибосомалар, анын ичинде Saccharomyces cerevisiae 80S рибосомалары, микроспоридиандардын көпчүлүгүндө ES19L рРНКнын күчөшү жоголгон.V. necatrix microsporidia рибосомасынын мурда түзүлгөн структурасы бул мителерде ES19L жоготуусу жаңы msL1 рибосомалык протеиндин эволюциясы менен компенсацияланат деп болжолдойт.Бул изилдөөдө, биз E. cuniculi рибосома да ES19L жоготуу үчүн ачык ордун толтуруу катары кошумча рибосомалык РНК мимик протеин иштелип чыккан деп табылган.Бирок, msL2 (учурда гипотетикалык ECU06_1135 белок катары аннотацияланган) жана msL1 ар кандай структуралык жана эволюциялык келип чыгышына ээ.c Эволюциялык жактан байланышы жок msL1 жана msL2 рибосомалык протеиндердин муунунун бул ачылышы, эгерде рибосомалар өздөрүнүн рРНКсында зыяндуу мутацияларды топтосо, алар жакын түрлөрдүн кичинекей бөлүгүндө да курамынын ар түрдүүлүгүнүн болуп көрбөгөндөй деңгээлине жетиши мүмкүн экенин көрсөтүп турат.Бул ачылыш митохондриялык рибосоманын келип чыгышын жана эволюциясын тактоого жардам берет, ал өтө кыскарган рРНКсы жана түрлөр боюнча белок курамынын анормалдуу өзгөргүчтүгү менен белгилүү.
Андан кийин биз msL2 протеинди V. necatrix рибосомасында табылган бир гана белгилүү микроспоридияга мүнөздүү рибосомалык белок болгон мурда сүрөттөлгөн msL1 протеин менен салыштырдык.Биз msL1 жана msL2 эволюциялык байланышта экенин текшергибиз келди.Биздин анализ msL1 жана msL2 рибосомалык түзүлүштө бирдей көңдөйдү ээлеп, бирок ар кандай баштапкы жана үчүнчү структураларга ээ экенин көрсөттү, бул алардын көз карандысыз эволюциялык келип чыгышын көрсөтөт (6-сүрөт).Ошентип, msL2 биздин ачылышыбыз компакт эукариоттук түрлөрдүн топтору рРНК фрагменттеринин жоготууларынын ордун толтуруу үчүн структуралык жактан айырмаланган рибосомалык протеиндерди өз алдынча эволюциялай аларын далилдейт.Бул табылга көпчүлүк цитоплазмалык эукариоттук рибосомалардын 81 рибосомалык белоктордун бир үй-бүлөсүн камтыган инвариант протеинди камтышы менен өзгөчөлөнөт.msL1 жана msL2 микроспоридияларынын ар кандай катмарларында кеңейтилген рРНК сегменттеринин жоголушуна жооп катары пайда болушу мителердин молекулярдык архитектурасынын деградациясы мителердин компенсациялык мутацияларды издөөгө алып келиши мүмкүн экенин көрсөтүп турат, бул акыр аягында алардын ар кандай мите популяцияларында ээ болушуна алып келиши мүмкүн.структуралар.
Акырында, биздин моделибиз аяктагандан кийин, биз E. cuniculi рибосомасынын курамын геномдун ырааттуулугунан болжолдонгон менен салыштырдык.Бир нече рибосомалык белоктор, анын ичинде eL14, eL38, eL41 жана eS30, мурда E. cuniculi геномунда алардын гомологдору жок болгондуктан E. cuniculi геномунда жок деп эсептелген.Көптөгөн рибосомалык протеиндердин жоголушу башка клетка ичиндеги мителердин жана эндосимбионттардын көбүндө да болжолдонууда.Мисалы, эркин жашоочу бактериялардын көбү 54 рибосомалык протеиндердин бир үй-бүлөсүн камтыса да, бул белок үй-бүлөлөрүнүн 11инде гана кабыл алуучу чектелген бактериялардын ар бир талданган геномунда аныкталуучу гомологдор бар.Бул түшүнүктү колдоо үчүн, V. necatrix жана P. locustae microsporidia рибосомалык белоктордун жоготуусу эксперименталдык түрдө байкалган, аларда eL38 жана eL4131,32 белоктору жок.
Бирок, биздин структуралар бир гана eL38, eL41 жана eS30 чындыгында E. cuniculi рибосомасында жоголгонун көрсөтүп турат.eL14 протеин сакталып калган жана биздин структура бул протеиндин гомологиялык издөөдө эмне үчүн табылбай турганын көрсөттү (сүрөт 7).E. cuniculi рибосомаларында rRNA-күчөтүлгөн ES39L деградациясынан улам eL14 байланыш сайтынын көбү жоголот.ES39L жок болгон учурда, eL14 экинчилик структурасынын көбүн жоготкон жана eL14 ырааттуулугунун 18% гана E. cuniculi жана S. cerevisiae менен бирдей болгон.Бул ырааттуулуктун начар сакталышы таң калыштуу, анткени ал тургай Saccharomyces cerevisiae жана Homo sapiens - 1,5 миллиард жыл аралыкта эволюциялашкан организмдер - eL14теги ошол эле калдыктардын 51% дан ашыгын бөлүшөт.Консервациянын бул аномалдуу жоготуусу эмне үчүн E. cuniculi eL14 учурда eL1427 рибосомалык протеин катары эмес, болжолдуу M970_061160 белок катары аннотацияланганын түшүндүрөт.
жана Microsporidia рибосомасы ES39L рРНК кеңейтүүсүн жоготту, ал eL14 рибосомалык протеин менен байланышуучу жерди жарым-жартылай жок кылды.ES39L жок болгон учурда, eL14 микроспора протеини экинчилик структурасын жоготот, мында мурунку рРНКны байланыштырган α-спиралы минималдуу узундуктагы циклге бузулат.b Бир нече ырааттуу тегиздөө eL14 протеининин эукариоттук түрлөрдө жогорку деңгээлде сакталганын көрсөтөт (ачыткы менен адамдын гомологдорунун ортосундагы ырааттуулуктун бирдейлиги 57%), бирок микроспоридияларда начар сакталган жана дивергенттүү (мында калдыктардын 24% ашпаганы eL14 гомологуна окшош).S. cerevisiae же H. sapiens).Бул начар ырааттуулуктун сакталышы жана экинчи структуралык өзгөргүчтүк эмне үчүн eL14 гомологу E. cuniculiде эч качан табылган эмес жана эмне үчүн бул протеин E. cuniculiде жоголгон деп эсептелинет.Ал эми, E. cuniculi eL14 мурда болжолдуу M970_061160 белок катары аннотацияланган.Бул байкоо микроспоридиялардын геномунун көп түрдүүлүгү азыркы учурда ашыкча бааланганын көрсөтүп турат: учурда микроспоридияларда жоголгон деп эсептелген кээ бир гендер чындыгында өтө дифференцияланган формаларда болсо да сакталып калган;анын ордуна, кээ бирлери курттарга тиешелүү протеиндер үчүн микроспоридия гендерин коддойт деп ойлошот (мисалы, гипотетикалык протеин M970_061160) чындыгында башка эукариоттордо кездешүүчү өтө ар түрдүү белокторду коддойт.
Бул табылга рРНКнын денатурациясы чектеш рибосомалык белоктордун ырааттуулугун сактоонун кескин жоголушуна алып келиши мүмкүн экенин көрсөтүп турат, бул протеиндерди гомологиялык издөөлөр үчүн аныкталбайт.Ошентип, биз кичинекей геномдук организмдердеги молекулярдык деградациянын чыныгы даражасын ашыкча баалашыбыз мүмкүн, анткени жоголгон деп эсептелген кээ бир белоктор абдан өзгөргөн формада болсо да, иш жүзүндө сакталып турат.
Мителер геномду өтө кыскартуу шарттарында молекулярдык машиналарынын функциясын кантип сактап кала алышат?Биздин изилдөөбүз бул суроого эң кичинекей эукариоттук геномдордун бирине ээ болгон E. cuniculi организминин татаал молекулалык түзүлүшүн (рибосома) сүрөттөп жооп берет.
Бул дээрлик жыйырма жылдан бери белгилүү болгон микробдук мителердин белок жана РНК молекулалары көп учурда алардын гомологдук молекулалардын эркин жашоо түрлөрүн айырмаланат, анткени аларда сапатты көзөмөлдөө борборлору жок, эркин жашаган микробдордо алардын өлчөмү 50% чейин кыскарган, ж.б.. .бүктөлүүнү жана иштешин начарлатуучу көптөгөн алсыз мутациялар.Мисалы, кичинекей геномдук организмдердин рибосомаларында, анын ичинде көптөгөн клетка ичиндеги мителердин жана эндосимбионттордо, эркин жашаган 27, 29, 30, 49 түрлөргө салыштырмалуу бир нече рибосомалык белоктор жана рРНК нуклеотиддеринин үчтөн бирине чейин жетишсиз болушу күтүлүүдө.
Биздин изилдөө макромолекулалардын структурасы клетка ичиндеги мителердин жана башка кабыл алуучу чектелген организмдердин салттуу салыштырмалуу геномдук изилдөөлөрдөн алуу кыйын эволюциянын көп аспектилерин ачып бере аларын көрсөтүп турат (Кошумча сүрөт. 7).Мисалы, eL14 протеининин мисалы, паразиттик түрдөгү молекулалык аппараттын деградациясынын чыныгы даражасын ашыра баалай аларыбызды көрсөтүп турат.Азыр энцефалиттик мителердин микроспоридияга мүнөздүү жүздөгөн гендери бар деп ишенишет.Бирок, биздин натыйжалар бул өзгөчө көрүнгөн гендердин кээ бирлери башка эукариоттордо кеңири таралган гендердин такыр башка варианттары экенин көрсөтүп турат.Мындан тышкары, msL2 протеининин мисалы, жаңы рибосомалык белокторду кантип байкабай турганыбызды жана мите молекулалык машиналардын мазмунун баалабай турганыбызды көрсөтөт.Чакан молекулалардын мисалы, паразиттик молекулярдык түзүлүштөрдөгү жаңы биологиялык активдүүлүктү бере турган эң гениалдуу инновацияларды кантип көз жаздымда калтыра аларыбызды көрсөтөт.
Чогуу алганда, бул натыйжалар биздин эркин жашоочу организмдердеги хозяин-чектелген организмдердин молекулярдык структуралары менен алардын кесиптештеринин ортосундагы айырмачылыктарды түшүнүүнү жакшыртат.Биз көптөн бери азайган, бузулган жана ар кандай алсыздандыруучу мутацияларга дуушар болгон молекулярдык машиналарда системалуу түрдө көз жаздымда калган адаттан тыш структуралык өзгөчөлүктөр бар экенин көрсөтөбүз.
Башка жагынан алып караганда, биз E. cuniculi рибосомаларында табылган көлөмдүү эмес рРНК фрагменттери жана бириккен фрагменттери геномдун кыскарышы жашоонун үч чөйрөсүндө сакталып калган негизги молекулярдык аппараттын бөлүктөрүн да өзгөртө аларын болжолдойт - дээрлик 3,5 миллиард жылдан кийин.түрлөрдүн өз алдынча эволюциясы.
E. cuniculi рибосомаларындагы томпоксуз жана бириккен рРНК фрагменттери эндосимбиотикалык бактериялардагы РНК молекулаларынын мурунку изилдөөлөрүнүн жарыгында өзгөчө кызыгууну туудурат.Мисалы, aphid endosymbiont Buchnera aphidicola, рРНК жана тРНК молекулалары A+T курамынын кыйшаюусу жана канондук эмес база жуптарынын жогорку үлүшүнөн улам температурага сезгич структураларга ээ экени далилденген20,50.РНКдагы бул өзгөрүүлөр, ошондой эле белок молекулаларындагы өзгөрүүлөр азыр эндосимбионттордун өнөктөштөрдөн ашыкча көз карандылыгы жана эндосимбионттордун жылуулукту 21, 23 өткөрө албагандыгы үчүн жооптуу деп эсептелинет.Мите микроспоридия рРНК структуралык жактан айырмаланган өзгөрүүлөргө ээ болсо да, бул өзгөрүүлөрдүн табияты төмөндөтүлгөн жылуулук туруктуулугун жана шаперон белокторуна көбүрөөк көз карандылыкты геномдору кыскарган организмдердин РНК молекулаларынын жалпы белгилери болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат.
Башка жагынан алып караганда, биздин структуралар мите микроспоридиялар кеңири сакталган рРНКга жана белок фрагменттерине каршы туруу үчүн уникалдуу жөндөмдүүлүккө ээ болуп, азып кеткен рРНКнын жана белок фрагменттеринин структуралык мимикасы катары мол жана оңой жеткиликтүү майда метаболиттерди колдонуу мүмкүнчүлүгүн өнүктүрүшкөнүн көрсөтүп турат.Молекулярдык түзүлүштүн бузулушу..Бул пикирди E. cuniculi рРНКсындагы белок фрагменттеринин жана рибосомаларынын жоголушун компенсациялоочу майда молекулалар uL15 жана eL30 белокторундагы микроспоридияга мүнөздүү калдыктар менен байланышат деп ырасталат.Бул кичинекей молекулалардын рибосомаларга байланышы оң тандоонун продуктусу болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат, мында рибосомалык белоктордогу Microsporidia-спецификалык мутациялар рибосомалардын кичинекей молекулаларга жакындыгын жогорулатуу жөндөмдүүлүгү үчүн тандалган, бул рибосомалык организмдердин эффективдүү болушуна алып келиши мүмкүн.Ачылыш микробдук мителердин молекулярдык түзүлүшүндөгү акылдуу инновацияны ачып берет жана бизге паразиттик молекулярдык структуралар редуктивдүү эволюцияга карабастан өз функцияларын кантип сактап калаарын жакшыраак түшүнүүгө мүмкүнчүлүк берет.
Учурда бул кичинекей молекулалардын идентификациясы бүдөмүк бойдон калууда.Рибосомалык түзүлүштөгү бул кичинекей молекулалардын көрүнүшү эмне үчүн микроспоридия түрлөрүнүн ортосунда айырмаланары түшүнүксүз.Атап айтканда, эмне үчүн нуклеотиддердин байланышы V. necatrixтин eL20 жана K172 белокторунда F170 калдыктары болгонуна карабастан, E. cuniculi жана P. locustae рибосомаларында эмес, V. necatrix рибосомаларында байкалаары түшүнүксүз.Бул жок кылуу E. cuniculi жана P. locustaeде треонин эмес, V. necatrixтеги тирозин болгон 43 uL6 (нуклеотидди бириктирүүчү чөнтөккө жанаша жайгашкан) калдыктары менен шартталган.Tyr43 көлөмдүү жыпар жыттуу каптал чынжыр улам стерикалык бири-биринен нуклеотиддердин байланышына тоскоолдук кылышы мүмкүн.Же болбосо, көрүнгөн нуклеотиддердин жок кылынышы V. necatrix рибосомалык фрагменттерин моделдештирүүгө тоскоол болгон крио-ЭМ сүрөттөөнүн төмөн чечилишине байланыштуу болушу мүмкүн.
Экинчи жагынан, биздин иш геномдун ажыроо процесси ойлоп табуучу күч болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат.Атап айтканда, E. cuniculi рибосомасынын түзүлүшү микроспоридия рибосомасындагы рРНКнын жана белок фрагменттеринин жоголушу рибосоманын структурасынын өзгөрүшүнө өбөлгө түзгөн эволюциялык басымды жаратат деп болжолдойт.Бул варианттар рибосоманын активдүү жеринен алыс жайгашкан жана рибосоманын оптималдуу жыйындысын сактоого (же калыбына келтирүүгө) жардам берет, антпесе рРНКнын кыскарышы менен бузулат.Бул микроспоридия рибосомасынын негизги инновациясы ген дрейфинин буфердик муктаждыгына айланганын көрсөтүп турат.
Балким, бул нуклеотиддердин байланышы аркылуу эң жакшы сүрөттөлгөн болушу мүмкүн, буга чейин башка организмдерде эч качан байкалбаган.Нуклеотиддерди байланыштырган калдыктар типтүү микроспоридияларда болушу, бирок башка эукариоттордо жок экендиги нуклеотиддерди байланыштырган жерлер жөн гана жок болууну күтүп жаткан калдыктар эмес, же рРНКнын жеке нуклеотиддер формасына калыбына келтириле турган акыркы жери эмес экенин көрсөтүп турат.Анын ордуна, бул сайт позитивдүү тандоонун бир нече айлампасында өнүгүп келе турган пайдалуу функция сыяктуу көрүнөт.Нуклеотиддерди бириктирүүчү жерлер табигый тандалуунун кошумча продуктусу болушу мүмкүн: ES39L бузулгандан кийин, микроспоридиялар ES39L жок болгон учурда оптималдуу рибосома биогенезин калыбына келтирүү үчүн компенсация издөөгө аргасыз болушат.Бул нуклеотид ES39Lдеги A3186 нуклеотидинин молекулярдык контакттарын туурай алгандыктан, нуклеотид молекуласы рибосоманын курулуш материалы болуп калат, анын байланышы eL30 ырааттуулугунун мутациясынын натыйжасында андан ары жакшыртат.
Клетка ичиндеги мителердин молекулярдык эволюциясына келсек, биздин изилдөө дарвиндик табигый тандалуунун жана геномдун ажыроосунун генетикалык дрейфинин күчтөрү параллелдүү эмес, термелүү экенин көрсөтүп турат.Биринчиден, генетикалык дрейф биомолекулалардын маанилүү өзгөчөлүктөрүн жок кылып, компенсацияны абдан талап кылат.Мителер дарвиндик табигый тандалуу аркылуу бул муктаждыкты канааттандырганда гана макромолекулалары эң таасирдүү жана жаңычыл касиеттерин өрчүтүүгө мүмкүнчүлүк алышат.Маанилүү нерсе, E. cuniculi рибосомасындагы нуклеотиддерди байланыштырган жерлердин эволюциясы молекулярдык эволюциянын бул жоготуудан пайда алуу үлгүсү зыяндуу мутацияларды гана амортизациялабастан, кээде мите макромолекулаларга таптакыр жаңы функцияларды берерин көрсөтүп турат.
Бул идея Сьюэлл Райттын кыймылдуу тең салмактуулук теориясына шайкеш келет, анда табигый тандалуунун катуу системасы организмдердин инновациялоо мүмкүнчүлүгүн чектейт51,52,53.Бирок, эгерде генетикалык дрейф табигый тандалууну үзгүлтүккө учуратса, бул дрейфтер өзүнөн-өзү ыңгайлашпаган (же ал тургай зыяндуу) өзгөрүүлөрдү жаратышы мүмкүн, бирок жогорку фитнести же жаңы биологиялык активдүүлүктү камсыз кылган кийинки өзгөрүүлөргө алып келет.Биздин алкак биомолекуланын бүктөлүшүн жана функциясын азайткан бир эле түрдөгү мутация анын жакшырышына негизги түрткү болуп көрүнөрүн көрсөтүү менен бул идеяны колдойт.Эволюциянын утуш моделине ылайык, биздин изилдөөбүз көрсөткөндөй, салттуу түрдө дегенеративдик процесс катары каралчу геномдун ажыроосу да инновациянын негизги кыймылдаткычы болуп саналат, кээде, балким, көп учурда макромолекулаларга жаңы мите ишмердүүлүккө ээ болууга мүмкүндүк берет.аларды пайдалана алат.