Gratias tibi ago pro natura.com adire.Versio navigatoris utens quam subsidia limitata CSS habet.Ad optimam experientiam commendamus ut navigatro renovato uteris (vel inactivare Compatibilitas Modus in Penitus Rimor).Interea, ut subsidia continua conservent, locum sine stylis et JavaScript reddemus.
Evolutio parasitorum microbialium involvit repugnantiam inter electionem naturalem, quae facit parasitos emendandi et calliditate genetica, quae facit parasitos genesis amittere et mutationes multiplicis cumulare.Hic, ut intelligatur quomodo haec repugnantia in scala unius macromoleculi geratur, cryo-EM structura cuniculi ribosomi encephalitozoonis, organismus eukaryoticus cum una genomorum minimorum in natura.Extrema reductionis rRNA in E. cuniculi ribosomes inauditis mutationibus structuralibus comitatur, sicut evolutio rRNA ligamentorum et rRNA sine bulgia incognitarum fusarum.Praeterea, cuniculi ribosomi E. rRNA fragmentorum et servo iacturam superfuerunt, facultatem enucleando utendi moleculis parvis sicut mimi structural rRNA fragmentorum et proteinorum degradatorum.Superius ostendimus structuras hypotheticas diu cogitationem reducendi, degeneres, et mutationibus debilitatibus obnoxios habere complures mechanismos compensatores, qui eas activas servant, quamvis extremae hypotheticae contractiones.
Quia plerique coetus microbialium parasitorum singularia instrumenta hypothetica habent ut suis exercitibus utantur, saepe varias therapeuticas pro diversis coetibus parasitis1,2 elaborare debemus.Novo tamen testimonio suggerit aliquas rationes evolutionis parasiticae convergentes et late praevidere, significans fundamentum potentiale pro latis therapeuticis interventus in microbialibus parasitis3,4,5,6,7,8,9.
Antecedens opus notavit communem evolutionis inclinationem in parasitis microbialibus reductionem genome vel corruptionem genome 10.11,12,13.Current investigationis ostendit, cum microorganismi liberam vivendi rationem cedere et parasiti intracellulares (vel endosymbiontae) fiunt, eorum genomata tardius sed mirabiles metamorphoseon subire per decies centena millia annorum, XI.In processu notae tabe genome, parasiti microbiales cumulant mutationes multiplicis quae multae genes ante magnas in pseudogenem vertunt, ducens ad detrimentum gradatim et ruinam mutationis 14,15.Haec ruina destrui potest usque ad 95% genesis in vetustissimis organismis intracellulares comparatis cum speciebus liberis viventibus propinqua.Sic evolutio parasitorum intracellularium est trahitis bellum inter duas copias contrarias: Darwiniana electio naturalis, ducens ad parasitorum emendationem, et genome ruinam, parasitos in oblivionem mittens.Parasitus quomodo ex hoc trahitis bello emergere curavit et actionem hypotheticam eius structurae retinet, lateat manet.
Etsi mechanismus genome corruptionis plene non intellegitur, maxime ob frequentiam geneticae callitudinis evenire videtur.Cum parasiti in parvis, asexualibus et genere circumscriptionibus vivunt, non possunt efficaciter delere mutationes multipliciores quae interdum in DNA replicatione occurrunt.Hoc ducit ad immedicabilem cumulum mutationum nocivarum et reductionis genome parasiti.Quam ob rem parasitus non solum gena amittit quae non amplius necessaria sunt ut in ambitu intracellulari superstitem faciat.Inhabilitatem incolarum parasitarum est ut valide eliminas mutationes saxarum multiplicium, quae istas mutationes in genomate cumulant, in iis genes maximi momenti.
Multum nostrae currentis intellectus reductionis genome in sola comparationibus genomarum sequentiarum nititur, cum minore attentione ad mutationes in actualibus moleculis quae functiones custodiendae exercent et ut scuta medicamentorum potentia inserviant.Comparativi studia docuerunt onus mutationum microbialium intracellulares deleterium apparere servo et acida nucleica disponere ad misplicandum et aggregatum, ut magis chaperonem dependens et hypersensitivum calefaciendi 19, 20, 21, 22,23.Varii praeterea parasiti — evolutionis independentis interdum tantum ac 2.5 miliardis annorum separantur — similem centri qualitatis iacturam experti sunt in synthesis5,6 et DNA interdum mechanismos 24 reparare.Attamen parum notum est de impulsu vitae intracellulares in omnibus aliis proprietatibus macromoleculorum cellularum, incluso hypothetica adaptatione ad incrementum multiplicium mutationum multiplicium.
In hoc opere, ut melius evolutionem servo et acida nucleica microorganismi intracellulares intellexerimus, structuram ribosomes parasiti intracellulares Encephalitozoon cuniculi determinavimus.E. cuniculi est fungus organismi instar globi microsporidia parasitici quae genomas eukaryoticas minutissimas habent et ideo ad exemplar organismi ad studium genome corruptionis adhibitae sunt 25, 26, 27, 28, 29,30.Nuper, cryo-EM structura ribosome constituta pro genomes Microsporidia, Paranosema locustarum, et Vairimorpha necatrix31,32 pro mediocriter redacta (~3.2 Mb genome).Hae structurae suggerunt aliquod detrimentum amplificationis rRNA compensari progressu novorum contactuum inter servo ribosomali vicinorum vel novorum ribosomalium proteinorum acquirendorum msL131,32.Species Encephalitozoon (genome ~2.5 decies centena bp), una cum Ordospora maxime relativa, demonstrant ultimum gradum reductionis genomarum in eukaryotis - genes interdum-coding minus quam 2000 habent, et expectatur eorum ribosomes non solum fragmenta expansionis expertes (rRNA fragmenta eukaryotica ribosomes distinguentes a bacterial ribosomes. 26,27,28.Conclusimus igitur E. cuniculi ribosomi posse prius ignotas strategias revelare pro hypothetica adaptatione ad genome corruptionem.
Nostra compages cryo-EM minima eukaryotica cytoplasmica riboso- mica repraesentat, quae characterem praebet et perspectum praebet quomodo ultimus gradus reductionis genome afficit structuram, ecclesiam, et evolutionem machinae hypotheticae quae cellulae integralis est.Invenimus in E. cuniculi ribosomatum multos e principiis late conservatis conventum RNA valvarum et ribosomatum violat, et novam, antea ignotam dapibus ribosomalem detexisse.Prorsus inopinato ostendimus microsporidia ribosomes evolvisse facultatem ligandi moleculas parvas, et hypothesizare innovationes evolutionis in rRNA et proteins felis evolutionis, quae utilia qualitates in ribosomo tandem conferre possunt.
Ad meliorem intellectum evolutionis servo et acida nucleica in organismis intracellulares decrevimus E. cuniculi sporae ab culturarum cellularum mammalium infectarum segregare ut eorum ribosomatum purgarent et structuram ribosomerum definirent.Magnum numerum microsporidia parasitica obtinendum difficile est, quia microsporidia in medio nutrienti exculta non possunt.Sed crescunt et efficiunt solum intra cellam hospitis.Ergo, ut E. cuniculi biomassae pro ribosoma purificatione obtineant, cellulam renum mammalium cum E. cuniculi sporis RK13 infectam et has cellulas infectas per aliquot septimanas excultas permittunt, ut E. cuniculi crescant et multiplicent.Monolayer cellulae infectae circiter dimidia pars metri quadrati, potuimus nos circiter 300 mg sporis Microsporidia purgare et iis ribosomatum segregare uti.Nos igitur sporis purgatos cum globulis vitreis disrupimus et ribosomes rudis segregavimus utentes gradatim polyethylene glycoli fractione lysatis.Hoc nobis permisit obtinere circiter 300 µg rudium E. cuniculi ribosomatum pro analysi structurali.
Tunc imagines cryo-EM collegimus utentes exempla ribosomatum inde et discursum has imagines utentes larvas respondentes magnis subunitis ribosomalibus, caput parvum subunitum et subunitum parvum.In hoc processu imagines circiter 108,000 particulorum ribosomalium collegimus et imagines cryo-EM computavimus cum solutione 2.7Å (Figurarum suppletivarum 1-3).Tunc imagines cryoEM usi sumus ad exemplar rRNA, interdum ribosomale, et factor hibernation Mdf1 cum E. cuniculi ribosomes sociatis (Fig. 1a, b).
a Structura E. cuniculi ribosomi in complexu cum factore hibernation Mdf1 (pdb id 7QEP).b Tabula hibernation factor Mdf1 cum E. cuniculi ribosomae coniungitur.c Tabula secundaria structurae comparans recepta rRNA in speciebus Microsporidianis ad structuras ribosomales notas.Tabulae locum rRNA fragmentorum ampliatorum (ES) et situs ribososmi ostendunt, incluso situ decoctionis (DC), ansa sarcinicini (SRL), et peptidyl centrum transferase (PTC).d Electron densitas peptidyl transferase centri E. cuniculi ribosoma respondet, suggerit hunc situs catalyticus eandem structuram habere in parasito E. cuniculi et ejus exercitibus, incluso H. sapiente.e, f Densitas electronici centri decoding (e) et structura schismatici centri decoding (f) indicant E. cuniculi residua U1491 loco A1491 (E. coli numerantis) in multis aliis eukaryotes.Haec mutatio suggerit E. cuniculi sensibilem esse posse ad antibioticos qui hunc locum activum oppugnant.
E contra structuras antea institutas V. necatrix et P. locustae ribosomes (ambae structurae eandem microsporidiam familiae Nosematid repraesentant et inter se simillimae), 31,32 E. cuniculi ribosomes numerosos processus rRNA et interdum ruptiones subeunt.Praeterea denaturatio (de figuris supplementis 4-6).In rRNA, mutationes maxime conspicuae inclusae sunt integrae detrimentum amplificationis 25S rRNA fragmenti ES12L et helices partiales h39, h41, H18 helices (Fig. 1c, Accessiones Fig. 4).Inter servo ribosomales, mutationes maxime conspicuae inclusae sunt integrae amissione interdum eS30 et abbreviatio eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17 et eS7 proteins (Figurae suppletivae 4, 5).
Sic extrema reductione genomarum Encephalotozoonis/Ordosporae species in ribosoma structura eorum relucet: E. cuniculi ribosomes experiuntur gravissimam iacturam dapibus contentorum in eukaryoticis cytoplasmicis ribosomes sub- structuris characteribus obnoxiis, nec etiam illae rRNA ac dapibus fragmenta quae late conservantur non solum in eukaryotis, sed etiam in vitae eukaryotis sunt late conservatae.Structura cuniculi ribosoma E. primum exemplar hypotheticum harum mutationum praebet ac manifestat eventus evolutionis, qui neglecti sunt ab genomicis tam comparativis quam studiis structurae intracellulares biomoleculares (Supplementary Fig. 7).Infra singula haec eventa describimus, cum veris suis originibus evolutionis verisimilique impulsu potentiae in functione ribosome.
Invenimus igitur, praeter magnas rRNA truncationes, E. cuniculi ribosomes habere rRNA variationes in una earum situs activorum.Quamvis peptidylum transferase centrum cuniculi ribosomi E. eandem structuram habeat ac ribosomes eukaryoticis aliis (Fig. 1d), centrum decoding differt ob sequentiam variationem in nucleotide 1491 (E. coli numerans Fig. 1e, f).Haec observatio magni momenti est quod situs decoctionis ribosomerum eukaryoticorum typice continet residuas G1408 et A1491 comparatas cum residuo bacterial-type A1408 et G1491.Haec varietas subest diversae sensibilitatis bacterial et eukaryotica ribosomes cum aminoglycoside familiae antibioticorum ribosomalium et aliis parvis moleculis quae locum decoctionis oppugnant.In situ decoctionis E. cuniculi ribosome, residuum A1491 cum U1491 substitutum est, potentia creans unicam ligaturam interfaciem pro parvis moleculis oppugnantibus hunc activum locum.Idem A14901 varians etiam adest in aliis microsporidia sicut P. locustae et V. necatrix, suggerens eam inter species microsporidia late disseminatam esse (Fig. 1f).
Quia nostri E. cuniculi exemplaria ribosomala a sporis metabolice otiosa separata erant, cryo-EM map of E. cuniculi tentavimus ob ribosomas conditiones accentus vel famis ligaturas antea descriptas.Hibernation factores 31,32, 36, 37, 38. Compedimus structuram antea constitutam ribosomi hibernandi cum mappis cryo-EM E. cuniculi ribosomi.Pro docking, S. cerevisiae ribosomes in complexu cum factore hibernationi adhibiti sunt Stm138, ribosomes locustae in complexu cum factore Lso232, et V. necatrix ribosomes in complexu cum factoribus Mdf1 et Mdf231.Eodem tempore invenimus densitatem cryo-EM respondentem reliquis factori Mdf1.Similia cum Mdf1 ligamen cum V. necatrix ribosome, Mdf1 etiam obligat E. cuniculi ribosomi, ubi impedit E situm ribosomi, fortasse adiuvans ut ribosomes praesto sint cum parasiti sporis metabolicae in inactivatione corporis segniores fiunt (Figura 2).).
Mdf1 impedit locum E ribosomi, quod adiuvare videtur in riboso- smos excitandos cum sporis parasiti metabolicae inertes fiunt.In structura cuniculi E. ribosomi, Mdf1 invenimus notum antea ignotum cum caule ribosomo L1 formare, partem ribosomi quae faciliorem solutionem deacylatae trNA e ribosomo in synthesi interdum efficit.Hi contactus suadeant Mdf1 ab ribosoma utens eadem mechanismo ac deacetylato trNA dissociat, possibilis explicatio praebens quomodo ribosome removet Mdf1 ad synthesim reactivate interdum.
Attamen structura nostra ignotam contactum inter Mdf1 et L1 crus ribosomum patefecit (partem ribosomi quae adiuvat dimittere diacylatam trNA e ribosoma inter synthesin interdum).Praesertim Mdf1 iisdem contactus utitur cum segmento cubiti moleculi deacylati trNA (Fig. 2).Hoc ante incognitum exemplar hypotheticum demonstravit Mdf1 dissociare a ribosomo eadem mechanismo cum TRNA deacetylato utente, quod explicat quomodo ribosoma hoc elementum hibernationis removet ad synthesim interdum reactivate.
Cum exemplar construendi rRNA, invenimus E. cuniculi ribosomi fragmenta rRNA enormiter complicata, quae rRNA conglutinata vocavimus (Fig. 3).In ribosomes quae tria vitae dominia cludunt, rRNA sinus in structuras, in quibus plurimae rRNA bases vel binae basin et complicatae inter se vel cum servo ribosomali inter se cohaerent 38,39,40.Tamen in E. cuniculi ribosomes, rRNAs hanc plicatilem violare videntur, convertendo quasdam helices suas in rRNA explicatas regiones.
Structure of H18 25S rRNA helix in S. cerevisiae, V. necatrix, et E. cuniculi.De more, in ribosomes tres regiones vitae disponentes, hic nexus ligat in RNA helix quae 24 ad 34 residua continet.In Microsporidia, contra, hic rRNA ligator paulatim ad duos subductis uridine-rignorum nexus qui tantum 12 residua continentur.Pleraque harum menstruarum residua exponuntur.Figura ostendit microsporidia parasitica principia generalia rRNA valvae violare apparere, ubi rRNA bases aliis basibus coniungi solent vel in rRNA-interationes interdum implicantur.In microsporidia, nonnulla rRNA fragmenta non sinunt, in quibus prior rRNA helix fragmentum unum fere in recta linea elongatum fit.Praesentia regionum insolitarum harum microsporidia rRNA permittit ut fragmenta longinqua rRNA alligant utentes minimo numero basium RNA.
Praecipuum exemplum huius transitus evolutionis in H18 25S rRNA helix observari potest (Fig. 3).In speciebus ab E. coli ad homines, bases huius rRNA helix nucleotides 24-32 continent, helix parum irregulares efformantes.In antea structuris ribosomalibus notatis ex V. necatrix et P. locustae,31,32 bases helix H18 partim nudantur, at nucleotidis basis connubium conservatur.Sed in E. cuniculi huius rrnae fragmentum brevissimum fit Linkers 228UUUGU232 et 301UUUUUUUU307.Dissimiles rRNA fragmenta typica, uridine-facultates nexus hi non coil vel late contactum cum servo ribosomali faciunt.Sed structuras solvendo apertas et plene explicatas capiunt, in quibus rrnae fila fere recta extenduntur.Conformatio haec extenta explicat quomodo E. cuniculi tantum 12 RNA basibus utatur ad implendum spacium inter H16 et H18 rRNA helices, aliae species saltem duplo plures rRNA bases ad hiatum implendum requirunt.
Ita demonstrare possumus, microsporidia parasitica per enixe adversam plicaturam elaborasse consilium ad contrahendum etiam segmenta illa rrNA quae late conservata per species in tribus ditionibus vitae manent.Videtur, cumulatis mutationum quae rRNA helices in breves poly-U nexus transfundunt, E. cuniculi rRNA fragmenta insolita formare possunt quam paucae nucleotides, quam fieri potest ad ligationem rRNA distalis fragmentorum.Haec subsidia explicant quomodo microsporidia dramaticam reductionem in fundamentali structurae hypotheticae consecuta sit, quin amittat integritatem structurae et functionis suae.
Alterum notum insolitum of E. cuniculi rRNA est species rRNA sine sentibus (Fig. 4).Bulgae sunt nucleotides sine basi iugis quae e RNA helix loco in ea latentes torquent.Pleraque rRNA exsertiones tamquam adhaesiones hypotheticas agunt, adiuvantes ligaturas servo ribosomali adiacentes vel alia rRNA fragmenta.Nonnulli de cardine bulbi agunt, rRNA Helix permittens optime curvare et complicare ad synthesim producentem interdum 41 .
a An rRNA attributio (S. cerevisiae numerationis) abest ab E. cuniculi structura ribosomata, sed in plerisque aliis eukaryotes b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens, et E. cuniculi ribosomes internae.carent parasiti multi apud antiquos, rrna laterum magni conservati.Crassitudines hae structuram ribosam stabiliunt;ergo, absentia eorum in microsporidia reductam stabilitatem rRNA plicatilis in microsporidia parasitorum indicat.Comparatio cum caulibus P (L7/L12 caulibus in bacteria) ostendit iacturam rRNA labefecit interdum coincidere cum specie novarum labecularum iuxta labefecit amissas.Helix H42 in 23S/28S rRNA tumor antiquam (U1206 in Saccharomyces cerevisiae) aestimavit saltem 3.5 miliarda annorum propter tutelam suam in tribus ditionibus vitae esse.In microsporidia, haec tumor eximitur.Sed novus tumor iuxta amissam tumorem apparuit (A1306 in E. cuniculi).
Diserte invenimus E. cuniculi ribosomes maxime carere e rRNA bulgiarum in aliis speciebus inventas, incluso plusquam 30 bulgia in aliis eukaryotes conservatis (Fig. 4a).Hoc damnum multos contactus inter subunitas ribosomales et rRNA helices adjacentes eliminat, interdum magnas evacuationes cavas intra ribosomas creans, faciens E. cuniculi ribosomi rariores, ribosomes traditis comparati (Fig. 4b).Egregie invenimus plerasque ex his tumores etiam in V. necatrix et P. locustae ribosome structurae antea notatae deperditas esse, quae praetermissae sunt per analyses structurarum priorum 31,32.
Interdum iactura rRNA bullarum comitatur progressionem novarum bullarum iuxta amissam tumorem.Exempli gratia, caulis ribosomalis P U1208 continet tumorem (in Saccharomyces cerevisiae) quae ab E. coli hominibus superfuit et ideo aestimatur esse 3.5 miliarda annorum.Per interdum synthesin, tumor haec adiuvat motum caulis P inter conformationes apertas et clausas ut ribosoma res translationes conscribere et ad locum activum tradere possit.In E. cuniculi ribosomes, hoc crassum abest;attamen nova incrassatio (G883) tantum in tribus iugis basi sita conferre potest ad optimam flexibilitatem caulis P restaurationem (fig. 4c).
Nostra notitia in rRNA sine bulgia suadent rRNA minimizationem non limitatum ad iacturam elementorum rRNA in superficie ribosomi, sed etiam nucleum ribosomum involvere potest, efficiens defectum parasiti-specialis hypotheticae, quae in cellulis liberis viventibus non est descriptus.species vivae observantur.
Post formam canonicam servo ribosomali et rRNA, conventionales compositiones ribosomales invenimus non posse tres partes imaginis cryo-EM explicare.Duo horum fragmenta moleculae magnitudine parvae sunt (Fig. 5, Accessiones fig. 8).Segmentum primum fartum est inter servo ribosomali uL15 et eL18 in positione plerumque occupata C-termini eL18, quae in E. cuniculi abbreviata est.Etsi identitatem huius moleculi definire non possumus, magnitudo et figura densitatis huius insulae per praesentiam spermidine moleculorum bene explicatur.Eius ligamen ad ribosomum stabilitur per microsporidia-specificas mutationes in servo uL15 (Asp51 et Arg56), quae affinitatem ribosomi huius moleculi augere videntur, sicuti uL15 sinunt parvum moleculum in structuram ribosomalem involvere.Accessiones figurae 2).VIII, additis data 1. 2).
Imaginatio Cryo-EM exhibens praesentiam nucleotidis extra ribosam ligatam E. cuniculi ribosomi.In E. cuniculi ribosome, haec nucleotide eundem locum obtinet ac 25S rRNA A3186 nucleotide (Saccharomyces cerevisiae numerantis) in plerisque aliis ribosomes eukaryoticis.b In structura ribosomali E. cuniculi, hoc nucleotide inter servo ribosomali uL9 et eL20 situm est, inde contactum inter duos proteins stabiliens.cd eL20 seriei conservationis analysis in microsporidia speciebus.Arbor phylogenetica Microsporidia specierum (c) et multiplex series alignment dapibus eL20 (d) ostendunt residua nucleotide-bingationis F170 et K172 conservata in Microsporidia typica, excepta S. lophii, excepta Microsporidia ramosa antiqua, quae extensionem ES39L rRNA retinuerunt.e Haec figura ostendit residua nucleotide-obligatione F170 et K172 solum in eL20 microsporidiae genome imminutae, non autem in aliis eukaryotis.Super, haec notitia suadeant Microsporidian ribosomes nucleotide ligandi locum elaborasse qui videtur ligare AMP moleculas et uti ad interdum-interationes interdum stabiliendas in structura ribosomali.The high conservation of this binding site in Microsporidia and its absent in other eukaryotes suggests that this site may provide a selective survival advantage for Microsporidia.Sic, sinum nucleotide-obligatum in microsporidia ribosome non videtur esse degeneris aut finis formae rRNA degradationis, ut ante dictum est, sed utilem evolutionis innovationem quae microsporidia ribosoma permittit ut moleculas parvas directe ligaturas, iis utentes quasi stipitibus hypotheticis aedificiis.ribosomes ad caudices aedificationem.Haec inventio microsporidia ribosoma solum ribosomatum notum facit uti uno nucleotide sicut eius structurae structurae impedimentum.f Semita evolutionis hypothetica ex nucleotide ligatura derivata.
Secunda densitas gravis molecularis humilis sita est ad interfaciem inter servo ribosomali uL9 et eL30 (Fig. 5a).Hoc interface antea in structura saccharomyces cerevisiae ribosomae descriptum erat ut situs ligatorius pro 25S nucleotide rRNA A3186 (pars extensionis ES39L rRNA)38.Ostensum est in degenere P. locustae ES39L ribosomes, hoc interfacies nucleotide ignoto unico 31 ligare, et supponitur hanc nucleotidem esse formam finalem rRNA reductam, in qua longitudo rRNA ~130-230 bases est.ES39L ad unam nucleotide reducta 32.43.Nostrae imagines cryo-EM sustinent opinionem densitatis a nucleotide explicari posse.Attamen superior resolutio nostrae structurae ostendit hanc nucleotidem esse moleculum extraribosomale, fortasse AMP (fig. 5a, b).
Tum quaesivimus num situs ligaturae nucleotide in E. cuniculo ribosomo apparuit an antehac fuit.Cum ligamen nucleotide maxime mediatum sit a Phe170 et Lys172 resi- dibus in interdum eL30 ribosomalibus, conservationem harum residua 4396 eukaryotarum repraesentativis aestimavimus.Ut in casu supra uL15, residua Phe170 et Lys172 valde conservata sunt in Microsporidia typica, sed in aliis eukaryotis absens, inter Microsporidia atypica Mitosporidium et Amphiamblys, in quibus fragmentum ES39L rRNA non redactum 44, 45, 46 (Fig. 5c).-e).
Simul sumptae hae notae fulciunt opinionem E. cuniculi et fortasse aliae microsporidia canonicae facultatem evolverunt ut efficienter numerosos parvas metabolitas capiat in structura ribosome ad compensandam rRNA et interdum gradus declinationis.Quod cum fecerit, unicam facultatem elaboraverunt ad ligandi nucleotidas extra riboso- res, ostendentes structuras hypotheticas parasiticae compensare capiendis metabolitis copiosis et utentes ut structural mimi RNA degradatorum et dapibus fragmentorum..
Tertia pars simulata chartae nostrae cryo-EM, in subunita magna ribosomali reperta.Relative princeps resolutio (2.6 ) tabulae nostrae suggerit hanc densitatem pertinere ad proteins cum singularibus combinationibus magnarum partium catenarum residuarum, quae permisit nos cognoscere hanc densitatem sicut dapibus antea ignotis ribosomalibus, quae notificabantur sicut nominabatur msL2 (Microsporidia- interdum specifica L2) (ratio, figure 6).Nostra homologia inquisitionis ostendit msL2 in Microsporidia clade generis Encephaliter et Orosporidium conservari, sed absentem in aliis speciebus, etiam aliis Microsporidia.In structura ribosomali, msL2 lacunam formatam obtinet amissione extensorum ES31L rRNA.In hoc vacuo, msL2 adiuvat rRNA plicare stabilire et compensare iacturam ES31L (Figura 6).
a Electron densitas et exemplar dapibus ribosomalibus Microsporidia-specificum msL2 in E. cuniculi ribosomes invenitur.b Pleraque ribosomata eukaryotica, inclusa 80S ribosoma saccharomyces cerevisiae, habent ES19L rRNA amplificatio in plerisque Microsporidianis speciebus amissa.Antea stabilita structura V. necatrix microsporidia ribosomi suggerit iacturam ES19L in his parasitis compensatur evolutionem dapibus novi msL1 ribosomalis.In hoc studio, invenimus E. cuniculi ribosomatum etiam elaborasse additis interdum ribosomalibus RNA mimicis ut recompensatio apparens pro amissione ES19L.Nihilominus, msL2 (nunc ut interdum in hypothesi ECU06_1135 annotatum est) et msL1 varias origines structuras et evolutionis habent.c Haec inventio generationis evolutionis extraneae msL1 et msL2 servo ribosomali insinuat quod, si ribosomes cum detrimento mutationum in suo rRNA accumulant, inusitatas gradus diversitatis compositionalis in parvo numero propinquarum specierum consequi possunt.Inventio haec iuvare potuit originem et evolutionem mitochondrialis ribosomi declarare, quae notum est ob rRNA et abnormes variabilitatem in interdum compositionis trans speciebus valde imminutam.
Nos ergo dapibus msL2 comparavimus cum dapibus ante descriptos msL1, solum microsporidia-specificae dapibus ribosomalibus notis in V. necatrix ribosome inventas.Voluimus probare num msL1 et msL2 evolutionis inter se coniunguntur.Nostra analysis ostendit msL1 et msL2 eandem cavitatem habere in structura ribosomali, sed diversas habere structuras primarias et tertiarias, quae indicat originem suam independentem evolutionis (Fig. 6).Ita nostra inventio msL2 praebet argumenta coetus specierum eukaryoticorum compactorum independenter evolutionis structurae ribosomales distinctos esse, ut damna rRNA fragmentorum compenset.Inventio haec notabilis est in illa maxime cytoplasmica eukaryotica ribosomes continentem interdum immutabilem, inclusa in eadem familia servo-81 ribosomales.Aspectus msL1 et msL2 in variis microsporidiarum cladibus respondens rRNA segmentorum extensorum amissio suggerit degradationem architecturae hypotheticae parasiti causat parasitos ad compensatorias mutationes quaerendas, quae tandem ad acquirendum in variis nationibus parasitis inducunt.structurae.
Denique, archetypo nostro confecto, compositionem E. cuniculi ribosami cum eo quod ex serie genome praedicatum comparavimus.Aliquot servo ribosomali, incluso eL14, eL38, eL41, eS30, antea deesse putabantur ab E. cuniculi genome ob apparentem absentiam illorum homologorum ab E. cuniculi genome.Amissio multorum servo ribosomali praeditus est etiam in aliis plerisque parasitis intracellulares et endosymbiontis valde reductis.Exempli gratia, cum bacteria maxime libera-viventia eandem familiam ribosomalum 54 contineant, tantum 11 ex his interdum familias homologas detectabiles habent in unaquaque genoma e bacteria hostae restrictae.Ad hanc notionem amissio servo ribosomali experimento servata est in V. necatrix et P. locustae microsporidia, quae eL38 et eL4131,32 servo carent.
Nostrae tamen structurae demonstrant solum eL38, eL41, eS30 actu in E. cuniculi ribosoma deperditi esse.Dapibus eL14 conservata est et structura nostra ostendit cur interdum hic in inquisitione homologia inveniri non possit (Fig. 7).In E. cuniculi ribosomes, pleraeque eL14 ligaturae situs, ob degradationem rRNA amplificatae ES39L amissa est.In absentia ES39L, eL14 maximam partem secundae structurae amisit, et tantum 18% seriei eL14 idem in E. cuniculi et S. cerevisiae erat.Haec pauper servatio praeclarum est quod etiam Saccharomyces cerevisiae et Homo sapiens - organismi, qui 1.5 miliardis annorum distantes evolvuntur, plusquam 51% eiusdem residua in eL14 communicant.Haec anomala damna conservationis explicat cur E. cuniculi eL14 nunc annotatum sit ut interdum putative M970_061160 et non sicut dapibus eL1427 ribosomalis.
et Microsporidia ribosome amisit extensionem ES39L rRNA, quae partim eL14 ribosomalem locum ligandi dapibus eliminavit.In absentia ES39L, dapibus eL14 microsporae detrimentum patitur structurae secundae, in qua prior rRNA-obligatio α-helix in minimam longitudinem ansam degenerat.b Multiplex series alignment ostendit dapibus eL14 in speciebus eukaryoticis valde conservatis (57% seriei identitatis inter fermentum et homologos humanos), sed male conservata et divergentia in microsporidia (in quibus non plus quam 24% residua cum eL14 homologo identificantur).from S. cerevisiae or H. sapiens).Haec pauper series conservationis et structurae variabilitatis secundariae declarat cur eL14 homologus in E. cuniculi numquam repertus sit et cur hic dapibus in E. cuniculi amissus putatur.E contra, E. cuniculi eL14 antea M970_061160 interdum ut putativum annotatum est.Haec observatio suggerit microsporidia genome diversitatem nunc plus aequo aestimari: quaedam gena nunc in microsporidia deperdita putantur, re vera conservantur, licet in formis valde differentiis;sed quidam pro microsporidia genes codei putantur pro servo specifica (exempli gratia interdum hypothetica M970_061160) revera codes pro diversissimis servolis in aliis eukaryotis repertis.
Inventio haec suggerit rRNA denaturationem ducere posse ad damnum dramaticum sequelae conservationis in servo ribosomali adiacentibus reddens istos servo inobservabilis inquisitionibus homologiae.Ita, in parvis organismis genomatis, gradus actualis degradationis hypotheticae aestimare possumus, cum quidam servolus putatur deperdi actu persistens, licet in formis valde mutatis.
Quomodo parasiti munus retinere possunt suarum machinarum hypotheticae sub conditionibus extremae genome reductionis?Studium nostrum huic quaestioni respondet, implicatam structuram hypotheticam (ribosome) de E. cuniculi, organismum cum una genomarum minimarum eukaryoticarum describendo.
Notum est duobus fere decenniis dapibus et RNA moleculis in parasitis microbialibus a moleculis homologis in speciebus liberorum viventium differre saepe, quia centra quali- tate carent, ad L% magnitudinem reducuntur in microbes gratis viventibus, etc.multas debilitates mutationum quae valvarum et functionum imminuunt.Exempli gratia, ribosomes organismi parvi genome, in quibus multi parasiti intracellulares et endosymbiontae intracellulares, exspectantur ut plures servo ribosomali careant et usque ad tertiam partem rRNA nucleotidis comparati speciebus gratis viventibus 27, 29, 30, 49. Modus tamen huiusmodi moleculae functionis in parasito late mysterium manet, maxime per genomica comparativa studuit.
Studium nostrum ostendit structuram macromolecularum multas rationes evolutionis ostendere posse difficiles extrahi e studiorum genomicorum comparativorum traditionalium parasitorum intracellularium et aliorum organismi hospitum restrictorum (Supplementary Fig. 7).Exempli causa, exemplum dapibus eL14 ostendit nos posse aestimare ipsum gradum degradationis machinationis hypotheticae in speciebus parasiticis.Parasiti encephalitici nunc centa microsporidia-specialis genesis creduntur habere.Sed eventus nostri ostendunt quasdam istarum generum specificarum esse actu valde diversas variantes genesis quae in aliis eukaryotes sunt communia.Praeterea exemplum dapibus msL2 ostendit quomodo novos servos ribosomales praetermittemus et contentum machinis parasiticis hypotheticis minoris aestimamus.Exemplum parvarum molecularum ostendit quomodo praetermittere possumus ingeniosissimas innovationes in structuras hypotheticas parasiticas, quae eis novam actionem biologicam dare possunt.
Simul sumpti hi eventus intellegunt differentias inter structuras hypotheticas organismi restricti organismi et eorum versos in organismis liberi viventis.Demonstremus machinas hypotheticas, diu cogitationem reducendi, degeneres, variisque mutationibus debilitatibus obnoxias, locos notas structurarum insolitarum systematice neglectas habere.
Ex altera parte, fragmenta rRNA non grandia et fragmenta conflata quae in ribosomes E. cuniculi invenimus innuunt reductionem genome etiam mutare posse partes fundamentalis machinae hypotheticae quae in tribus ditionibus vitae conservantur - post fere 3.5 miliardis annorum.species evolutionis independentis.
Tumor liberorum et rRNA fragmentorum in E. cuniculi ribosomes fusi sunt peculiaris cura in luce studiorum priorum RNA molecularum in bacteria endosymbiotica.Exempli gratia, in aphide endosymbiont Buchnera aphidicola, rRNA et trNA moleculae ostensae sunt structuras sensitivas temperaturas ob A+T bias compositionis et altam proportionem basi non-canonicae pairs20,50.Hae mutationes in RNA, sicut etiam in moleculis interdum mutationibus, nunc putantur esse responsabilitas endosymbiontorum in sociis et impotentia endosymbiontorum ad calorem transferendum 21, 23 .Etsi microsporidia parasitica rRNA structuram distinctas habet mutationes, natura harum mutationum suggerit scelerisque stabilitatem imminutam et altiorem dependentiam a servo chaperonis, posse esse communes lineamenta RNA moleculis in organismis cum genomes reductis.
Ex altera parte, structurae nostrae ostendunt parasitum microsporidiam unicam facultatem evoluisse resistendi late conservatam rRNA ac interdum fragmentis, facultatem augendi utendi copiosis et parabilia parva metabolitis ut mimi structural rRNA degenerantium et interdum fragmenta.Degradatio structurae hypotheticae..Haec sententia confirmatur eo quod moleculae parvae, quae damnum interdum fragmentorum in rRNA et ribosomes cuniculi E. amissione compensant, ad microsporidia-specificas residuas in servo uL15 et eL30 alligabunt.Hoc suggerit ligamen molecularum ad ribosomes parvae lectionis positivi esse posse, in quo Microsporidia-specificae mutationes in servo ribosomali delecti sunt pro facultate augendi affinitatem ribosomes pro parvis moleculis, quae ad organismos ribosomales efficaciores efficere possunt.Inventio gravem innovationem manifestat in structurae hypothetica parasitorum microbialium et nobis dat melius intellectum quomodo parasiti structurae hypotheticae suum munus obtineant obstante evolutione minutiva.
Nunc identificatio harum molecularum obscura manet.Non liquet cur species harum molecularum in structura ribosomali inter microsporidia species differat.Praesertim, non liquet cur ligamentum nucleotide in ribosomo E. cuniculi et P. locustae observetur, et non in ribosomes V. necatrix, non obstante praesentia F170 residuorum in eL20 et K172 servo V. necatrix.Haec deletio causari potest ex residuo 43 uL6 (adiacentibus sini nucleotidi ligandi sito), quae tyrosina est in V. necatrix et non threonine in E. cuniculi et P. locustae.Catena lateralis aromatica Tyr43 ponderosa impedire potest cum ligatione nucleotide ob stericam overlap.Vel, nucleotide apparentia deletio potest esse ex humili solutione imaginis cryo-EM, quae exemplarem V. necatrix fragmentorum ribosomalium impedit.
Ex alia parte, opus nostrum suggerit processum corruptionis genome ut sit vis inventiva.Praesertim structura E. cuniculi ribosome suggerit detrimentum rRNA et interdum fragmentorum in microsporidia ribosoma pressionis evolutionis quae promovet mutationes in ribosoma structura promovet.Hae variantes longe ab activo situ ribosomi occurrunt et videntur adiuvare ad meliorem ribosomi conventum conservandum (vel restituendum) quae alioquin per rRNA reducta turbarentur.Hoc suggerit maiorem innovationem microsporidiae ribosomatis evolvisse videtur in necessitate ad egisse quiddam gene.
Fortasse hoc maxime illustratur a ligamento nucleotide, quod numquam in aliis organismis hactenus observatum est.Quod residua nucleotide ligatura in microsporidia typica insunt, non autem in aliis eukaryotis, suggerit sites nucleotide-bingentes non solum reliquias exspectantes evanescere, vel locum finalem pro rRNA forma nucleotidis singularium restituere.Loco, hic situs velut utilis notatio videtur quae per varios orbes positivae lectionis evolvere potuit.Nucleotide ligandi sites potest esse per-productum delectu naturalium: semel ES39L degradatur, microsporidia coacta est emendare ut meliorem ribosome biogenesis in absentia ES39L restituere cogatur.Cum haec nucleotide imitare potest contactus hypotheticas A3186 nucleotide in ES39L, molecula nucleotide fit aedificium clausus ribosomi, cuius ligamen adhuc melius per mutationem sequentium eL30 augetur.
Quod attinet ad evolutionem hypotheticarum parasitorum intracellulares, studium nostrum demonstrat vires delectu naturalium Darwinianae et egisse geneticae corruptionis geneticae non parallele operari, sed oscillare.Primum, calliditate genetica biomoleculorum notas magni momenti excludit, ad emendam valde necessariam faciens.Solum cum parasiti huic necessitati per Darwinianam electionem naturalem satisfecerint, macromoleculae eorum occasionem habent ut suas notationes gravissimas et innovationes augeant.Maxime, evolutio nucleotide ligaturae situm in E. cuniculi ribosome suggerit hanc iacturam-ad lucrum exemplar evolutionis hypotheticae non solum mutationum deletas amortizare, sed interdum novas functiones omnino conferre in macromoleculis parasiticis.
Haec opinio consentaneum est cum Sewell Wright theoriam aequilibrii moventis, quae affirmat strictam rationem electionis naturalis limitare facultatem organismi ad innovandum 51, 52,53.Attamen, si calliditate genetica electionem naturalem dissolvit, hae summae mutationes in seipsis adaptivae (vel etiam detrimento) producere possunt, sed ad ulteriores mutationes inducunt quae altiorem opportunitatem vel novam actionem biologicam praebent.Nostra compages hanc opinionem adiuvat illustrando eandem mutationem, quae ovile et functionem biomoleculi minuit, ad eius emendationem praecipuam esse videtur.Secundum exemplar evolutionis conciliatum, studium nostrum demonstrat genome corruptionem, quae tradito processu degenerativo consideratur, maiorem etiam innovationis agitatorem, interdum et fortasse etiam saepe permittens macromoleculas novas operationes parasiticae comparare.uti possit.