Nature.com സന്ദർശിച്ചതിന് നന്ദി.നിങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്ന ബ്രൗസർ പതിപ്പിന് പരിമിതമായ CSS പിന്തുണയുണ്ട്.മികച്ച അനുഭവത്തിനായി, നിങ്ങൾ ഒരു അപ്‌ഡേറ്റ് ചെയ്‌ത ബ്രൗസർ ഉപയോഗിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു (അല്ലെങ്കിൽ Internet Explorer-ൽ അനുയോജ്യത മോഡ് പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കുക).അതിനിടയിൽ, തുടർച്ചയായ പിന്തുണ ഉറപ്പാക്കാൻ, ഞങ്ങൾ ശൈലികളും JavaScript ഇല്ലാതെ സൈറ്റ് റെൻഡർ ചെയ്യും.
സൂക്ഷ്മജീവ പരാന്നഭോജികളുടെ പരിണാമത്തിൽ, പരാന്നഭോജികൾ മെച്ചപ്പെടുന്നതിന് കാരണമാകുന്ന പ്രകൃതിദത്ത തിരഞ്ഞെടുപ്പും, പരാന്നഭോജികൾക്ക് ജീനുകൾ നഷ്‌ടപ്പെടുത്താനും ദോഷകരമായ മ്യൂട്ടേഷനുകൾ ശേഖരിക്കാനും കാരണമാകുന്ന ജനിതക വ്യതിയാനവും തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനം ഉൾപ്പെടുന്നു.ഒരൊറ്റ മാക്രോമോളിക്യൂളിന്റെ സ്കെയിലിൽ ഈ പ്രതിപ്രവർത്തനം എങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നുവെന്ന് മനസിലാക്കാൻ, പ്രകൃതിയിലെ ഏറ്റവും ചെറിയ ജീനോമുകളിലൊന്നായ യൂക്കറിയോട്ടിക് ജീവിയായ എൻസെഫാലിറ്റോസൂൺ ക്യൂനിക്കുലിയുടെ റൈബോസോമിന്റെ ക്രയോ-ഇഎം ഘടന ഞങ്ങൾ വിവരിക്കുന്നു.E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമുകളിലെ ആർആർഎൻഎയുടെ തീവ്രമായ കുറവ്, അഭൂതപൂർവമായ ഘടനാപരമായ മാറ്റങ്ങളോടൊപ്പം ഉണ്ടാകുന്നു, മുമ്പ് അറിയപ്പെടാത്ത ഫ്യൂസ്ഡ് ആർആർഎൻഎ ലിങ്കറുകളുടെയും ബൾജുകളില്ലാത്ത ആർആർഎൻഎയുടെയും പരിണാമം.കൂടാതെ, E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോം rRNA ശകലങ്ങളുടെയും പ്രോട്ടീനുകളുടെയും നഷ്ടത്തെ അതിജീവിച്ചു, ചെറിയ തന്മാത്രകളെ തരംതാഴ്ത്തിയ rRNA ശകലങ്ങളുടെയും പ്രോട്ടീനുകളുടെയും ഘടനാപരമായ അനുകരണങ്ങളായി ഉപയോഗിക്കാനുള്ള കഴിവ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.മൊത്തത്തിൽ, തന്മാത്രാ ഘടനകൾ വളരെക്കാലമായി കുറയുകയും ജീർണിക്കുകയും ദുർബലപ്പെടുത്തുന്ന മ്യൂട്ടേഷനുകൾക്ക് വിധേയമാവുകയും ചെയ്യുന്നു എന്ന് ഞങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, അത് അങ്ങേയറ്റത്തെ തന്മാത്രാ സങ്കോചങ്ങൾക്കിടയിലും അവയെ സജീവമായി നിലനിർത്തുന്ന നിരവധി നഷ്ടപരിഹാര സംവിധാനങ്ങൾ ഉണ്ട്.
മൈക്രോബയൽ പരാന്നഭോജികളുടെ മിക്ക ഗ്രൂപ്പുകൾക്കും അവയുടെ ആതിഥേയരെ ചൂഷണം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള അതുല്യമായ തന്മാത്രാ ഉപകരണങ്ങൾ ഉള്ളതിനാൽ, പരാന്നഭോജികളുടെ വിവിധ ഗ്രൂപ്പുകൾക്കായി ഞങ്ങൾ പലപ്പോഴും വ്യത്യസ്ത ചികിത്സാരീതികൾ വികസിപ്പിക്കേണ്ടതുണ്ട്1,2.എന്നിരുന്നാലും, പുതിയ തെളിവുകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് പരാന്നഭോജികളുടെ പരിണാമത്തിന്റെ ചില വശങ്ങൾ ഒത്തുചേരുന്നതും വലിയ തോതിൽ പ്രവചിക്കാവുന്നതുമാണ്, ഇത് സൂക്ഷ്മജീവികളുടെ പരാന്നഭോജികളിൽ വിശാലമായ ചികിത്സാ ഇടപെടലുകൾക്ക് സാധ്യതയുള്ള അടിസ്ഥാനത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
ജീനോം റിഡക്ഷൻ അല്ലെങ്കിൽ ജീനോം ഡീകേ 10,11,12,13 എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്ന സൂക്ഷ്മജീവ പരാന്നഭോജികളിൽ ഒരു പൊതു പരിണാമ പ്രവണത മുൻ കൃതി തിരിച്ചറിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്.സൂക്ഷ്മജീവികൾ അവരുടെ സ്വതന്ത്ര ജീവിതശൈലി ഉപേക്ഷിച്ച് ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ പരാന്നഭോജികളാകുമ്പോൾ (അല്ലെങ്കിൽ എൻഡോസിംബിയോണ്ടുകൾ) അവയുടെ ജീനോമുകൾ ദശലക്ഷക്കണക്കിന് വർഷങ്ങളായി മന്ദഗതിയിലുള്ളതും എന്നാൽ അതിശയിപ്പിക്കുന്നതുമായ രൂപാന്തരീകരണത്തിന് വിധേയമാകുമെന്ന് നിലവിലെ ഗവേഷണങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു9,11.ജനിതക ക്ഷയം എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഒരു പ്രക്രിയയിൽ, സൂക്ഷ്മജീവ പരാന്നഭോജികൾ ഹാനികരമായ മ്യൂട്ടേഷനുകൾ ശേഖരിക്കുന്നു, ഇത് മുമ്പ് പ്രധാനപ്പെട്ട പല ജീനുകളെയും സ്യൂഡോജെനുകളാക്കി മാറ്റുന്നു, ഇത് ക്രമേണ ജീൻ നഷ്‌ടത്തിനും പരസ്പര തകർച്ചയിലേക്കും നയിക്കുന്നു14,15.ഈ തകർച്ചയ്ക്ക് അടുത്ത ബന്ധമുള്ള സ്വതന്ത്ര ജീവജാലങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് ഏറ്റവും പഴയ ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ ജീവികളിലെ 95% ജീനുകളെ നശിപ്പിക്കാൻ കഴിയും.അങ്ങനെ, ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ പരാന്നഭോജികളുടെ പരിണാമം രണ്ട് എതിർ ശക്തികൾ തമ്മിലുള്ള വടംവലി ആണ്: ഡാർവിനിയൻ നാച്ചുറൽ സെലക്ഷൻ, പരാന്നഭോജികളുടെ പുരോഗതിയിലേക്കും, ജീനോമിന്റെ തകർച്ചയിലേക്കും നയിക്കുന്ന, പരാന്നഭോജികളെ വിസ്മൃതിയിലേക്ക് തള്ളിവിടുന്നു.ഈ വടംവലിയിൽ നിന്ന് എങ്ങനെയാണ് പരാന്നഭോജിക്ക് പുറത്തുവരാനും അതിന്റെ തന്മാത്രാ ഘടനയുടെ പ്രവർത്തനം നിലനിർത്താനും കഴിഞ്ഞത് എന്നത് വ്യക്തമല്ല.
ജീനോം ക്ഷയത്തിന്റെ സംവിധാനം പൂർണ്ണമായി മനസ്സിലായിട്ടില്ലെങ്കിലും, ഇത് പ്രധാനമായും സംഭവിക്കുന്നത് പതിവ് ജനിതക വ്യതിയാനം മൂലമാണ്.പരാന്നഭോജികൾ ചെറുതും അലൈംഗികവും ജനിതകമായി പരിമിതവുമായ ജനസംഖ്യയിൽ ജീവിക്കുന്നതിനാൽ, ഡിഎൻഎ പകർപ്പെടുക്കുമ്പോൾ ചിലപ്പോൾ സംഭവിക്കുന്ന ഹാനികരമായ മ്യൂട്ടേഷനുകൾ ഫലപ്രദമായി ഇല്ലാതാക്കാൻ അവർക്ക് കഴിയില്ല.ഇത് ദോഷകരമായ മ്യൂട്ടേഷനുകളുടെ മാറ്റാനാവാത്ത ശേഖരണത്തിലേക്കും പരാന്നഭോജികളുടെ ജീനോമിന്റെ കുറവിലേക്കും നയിക്കുന്നു.തൽഫലമായി, പരാന്നഭോജികൾക്ക് ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ പരിതസ്ഥിതിയിൽ നിലനിൽക്കാൻ ആവശ്യമില്ലാത്ത ജീനുകൾ നഷ്ടപ്പെടുക മാത്രമല്ല.പരാന്നഭോജികളുടെ പോപ്പുലേഷനുകൾക്ക് ഇടയ്ക്കിടെ ഉണ്ടാകുന്ന വിനാശകരമായ മ്യൂട്ടേഷനുകളെ ഫലപ്രദമായി ഇല്ലാതാക്കാനുള്ള കഴിവില്ലായ്മയാണ് ഈ മ്യൂട്ടേഷനുകൾ അവയുടെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ജീനുകൾ ഉൾപ്പെടെ ജീനോമിലുടനീളം അടിഞ്ഞുകൂടാൻ കാരണമാകുന്നത്.
ജീനോം കുറയ്ക്കുന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ഇപ്പോഴത്തെ ധാരണയിൽ ഭൂരിഭാഗവും ജീനോം സീക്വൻസുകളുടെ താരതമ്യത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്, ഹൗസ് കീപ്പിംഗ് പ്രവർത്തനങ്ങൾ നിർവ്വഹിക്കുകയും മയക്കുമരുന്നിന് സാധ്യതയുള്ള ലക്ഷ്യങ്ങളായി വർത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന യഥാർത്ഥ തന്മാത്രകളിലെ മാറ്റങ്ങളിൽ ശ്രദ്ധ കുറവാണ്.ദോഷകരമായ ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ മൈക്രോബയൽ മ്യൂട്ടേഷനുകളുടെ ഭാരം പ്രോട്ടീനുകളും ന്യൂക്ലിക് ആസിഡുകളും തെറ്റായി മടക്കാനും സംയോജിപ്പിക്കാനും മുൻകൈയെടുക്കുന്നതായി കാണപ്പെടുന്നു, ഇത് അവയെ കൂടുതൽ ചാപ്പറോണിനെ ആശ്രയിക്കുകയും താപത്തോട് ഹൈപ്പർസെൻസിറ്റീവ് ആക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.കൂടാതെ, വിവിധ പരാന്നഭോജികൾ-സ്വതന്ത്ര പരിണാമം ചിലപ്പോൾ 2.5 ബില്യൺ വർഷങ്ങൾ കൊണ്ട് വേർപിരിഞ്ഞു- അവയുടെ പ്രോട്ടീൻ സിന്തസിസ്5,6, ഡിഎൻഎ റിപ്പയർ മെക്കാനിസങ്ങൾ എന്നിവയിൽ ഗുണനിലവാര നിയന്ത്രണ കേന്ദ്രങ്ങളുടെ സമാനമായ നഷ്ടം അനുഭവപ്പെട്ടു.എന്നിരുന്നാലും, സെല്ലുലാർ മാക്രോമോളിക്യൂളുകളുടെ മറ്റെല്ലാ ഗുണങ്ങളിലും ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ ജീവിതശൈലിയുടെ സ്വാധീനത്തെക്കുറിച്ച് വളരെക്കുറച്ചേ അറിയൂ, ദോഷകരമായ മ്യൂട്ടേഷനുകളുടെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ഭാരവുമായി തന്മാത്രാ പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ ഉൾപ്പെടെ.
ഈ സൃഷ്ടിയിൽ, ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ സൂക്ഷ്മാണുക്കളുടെ പ്രോട്ടീനുകളുടെയും ന്യൂക്ലിക് ആസിഡുകളുടെയും പരിണാമം നന്നായി മനസ്സിലാക്കുന്നതിന്, ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ പരാന്നഭോജിയായ എൻസെഫാലിറ്റോസൂൺ ക്യൂനിക്കുലിയുടെ റൈബോസോമുകളുടെ ഘടന ഞങ്ങൾ നിർണ്ണയിച്ചു.അസാധാരണമാംവിധം ചെറിയ യൂക്കറിയോട്ടിക് ജീനോമുകളുള്ള ഒരു കൂട്ടം പരാന്നഭോജികളായ മൈക്രോസ്‌പോറിഡിയയിൽ പെടുന്ന ഒരു ഫംഗസ് പോലെയുള്ള ജീവിയാണ് E. ക്യൂനിക്കുലി, അതിനാൽ ജീനോം ശോഷണം പഠിക്കാൻ മാതൃകാ ജീവികളായി ഉപയോഗിക്കുന്നു25,26,27,28,29,30.അടുത്തിടെ, മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ, പരാനോസെമ ലോക്കസ്റ്റേ, വൈരിമോർഫ നെകാട്രിക്‌സ് 31,32 (~3.2 Mb ജീനോം) എന്നിവയുടെ മിതമായ ജീനോമുകൾക്കായി ക്രയോ-ഇഎം റൈബോസോം ഘടന നിർണ്ണയിക്കപ്പെട്ടു.സമീപത്തെ റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകൾ തമ്മിലുള്ള പുതിയ സമ്പർക്കങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിലൂടെയോ അല്ലെങ്കിൽ പുതിയ msL131,32 റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകൾ ഏറ്റെടുക്കുന്നതിലൂടെയോ rRNA ആംപ്ലിഫിക്കേഷന്റെ ചില നഷ്ടം നികത്തപ്പെടുമെന്ന് ഈ ഘടനകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.എൻസെഫാലിറ്റോസൂൺ (ജീനോം ~ 2.5 ദശലക്ഷം ബിപി), അവയുടെ ഏറ്റവും അടുത്ത ബന്ധുവായ ഓർഡോസ്പോറ എന്നിവയ്‌ക്കൊപ്പം, യൂക്കാരിയോട്ടുകളിൽ ജീനോം കുറയ്ക്കുന്നതിന്റെ ആത്യന്തിക അളവ് തെളിയിക്കുന്നു - അവയ്ക്ക് 2000-ൽ താഴെ പ്രോട്ടീൻ-കോഡിംഗ് ജീനുകൾ മാത്രമേ ഉള്ളൂ, മാത്രമല്ല അവയുടെ റൈബോസോമുകൾ ആർഎൻഎയുടെ വിഘടിത ഘടക പദാർത്ഥങ്ങൾ മാത്രമല്ല (ആർഎൻഎ വിഘടിപ്പിക്കുന്നത്) മാത്രമല്ല എന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. ബാക്ടീരിയൽ റൈബോസോമുകളിൽ നിന്നുള്ള ബോസോമുകൾ) E. ക്യൂനിക്കുലി ജീനോം26,27,28 ൽ ഹോമോലോഗുകളുടെ അഭാവം മൂലം നാല് റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകളും ഉണ്ട്.അതിനാൽ, ജീനോം ശോഷണത്തിലേക്കുള്ള തന്മാത്രാ പൊരുത്തപ്പെടുത്തലിന് മുമ്പ് അറിയപ്പെടാത്ത തന്ത്രങ്ങൾ E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിന് വെളിപ്പെടുത്താൻ കഴിയുമെന്ന് ഞങ്ങൾ നിഗമനം ചെയ്തു.
നമ്മുടെ ക്രയോ-ഇഎം ഘടന, സ്വഭാവസവിശേഷതകളുള്ള ഏറ്റവും ചെറിയ യൂക്കറിയോട്ടിക് സൈറ്റോപ്ലാസ്മിക് റൈബോസോമിനെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, കൂടാതെ ജീനോം റിഡക്ഷന്റെ ആത്യന്തിക ബിരുദം കോശത്തിന്റെ അവിഭാജ്യമായ തന്മാത്രാ യന്ത്രങ്ങളുടെ ഘടന, അസംബ്ലി, പരിണാമം എന്നിവയെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നു എന്നതിനെക്കുറിച്ചുള്ള ഉൾക്കാഴ്ച നൽകുന്നു.RNA ഫോൾഡിംഗ്, റൈബോസോം അസംബ്ലി എന്നിവയുടെ വ്യാപകമായി സംരക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ള പല തത്വങ്ങളും E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോം ലംഘിക്കുന്നതായി ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തി, കൂടാതെ മുമ്പ് അറിയപ്പെടാത്ത ഒരു പുതിയ റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീൻ കണ്ടെത്തി.വളരെ അപ്രതീക്ഷിതമായി, മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ റൈബോസോമുകൾ ചെറിയ തന്മാത്രകളെ ബന്ധിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ടെന്ന് ഞങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു, കൂടാതെ ആർആർഎൻഎയിലെയും പ്രോട്ടീനുകളിലെയും വെട്ടിച്ചുരുക്കലുകൾ പരിണാമപരമായ നവീകരണങ്ങൾക്ക് കാരണമാകുമെന്ന് അനുമാനിക്കുന്നു, അത് ആത്യന്തികമായി റൈബോസോമിന് ഉപയോഗപ്രദമായ ഗുണങ്ങൾ നൽകിയേക്കാം.
ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ ജീവികളിലെ പ്രോട്ടീനുകളുടെയും ന്യൂക്ലിക് ആസിഡുകളുടെയും പരിണാമത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ഞങ്ങളുടെ ഗ്രാഹ്യം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന്, റൈബോസോമുകളെ ശുദ്ധീകരിക്കുന്നതിനും ഈ റൈബോസോമുകളുടെ ഘടന നിർണ്ണയിക്കുന്നതിനും രോഗബാധിതരായ സസ്തനികളിലെ സംസ്ക്കാരങ്ങളിൽ നിന്ന് E. ക്യൂനിക്കുലി ബീജങ്ങളെ വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ ഞങ്ങൾ തീരുമാനിച്ചു.ഒരു പോഷക മാധ്യമത്തിൽ മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയയെ സംസ്‌കരിക്കാൻ കഴിയാത്തതിനാൽ പരാന്നഭോജികളായ മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ ഒരു വലിയ സംഖ്യ ലഭിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.പകരം, അവ ആതിഥേയ കോശത്തിനുള്ളിൽ മാത്രം വളരുകയും പുനരുൽപ്പാദിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.അതിനാൽ, റൈബോസോം ശുദ്ധീകരണത്തിനായി E. ക്യൂനിക്കുലി ബയോമാസ് ലഭിക്കുന്നതിന്, ഞങ്ങൾ E. ക്യൂനിക്കുലി സ്പോറുകളാൽ സസ്തനികളുടെ കിഡ്നി സെൽ ലൈൻ RK13-നെ ബാധിക്കുകയും E. ക്യൂനിക്കുലി വളരാനും പെരുകാനും അനുവദിക്കുന്നതിനായി ഈ രോഗബാധിതമായ കോശങ്ങളെ ആഴ്ചകളോളം സംസ്ക്കരിച്ചു.ഏകദേശം അര ചതുരശ്ര മീറ്റർ വിസ്തീർണ്ണമുള്ള ഒരു രോഗബാധിതമായ സെൽ മോണോലെയർ ഉപയോഗിച്ച്, ഏകദേശം 300 മില്ലിഗ്രാം മൈക്രോസ്പോരിഡിയ ബീജങ്ങളെ ശുദ്ധീകരിക്കാനും റൈബോസോമുകളെ വേർതിരിച്ചെടുക്കാനും ഞങ്ങൾക്ക് കഴിഞ്ഞു.തുടർന്ന് ഞങ്ങൾ ഗ്ലാസ് മുത്തുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ശുദ്ധീകരിച്ച ബീജങ്ങളെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും ലൈസേറ്റുകളുടെ സ്റ്റെപ്പ്വൈസ് പോളിയെത്തിലീൻ ഗ്ലൈക്കോൾ ഫ്രാക്ഷനേഷൻ ഉപയോഗിച്ച് ക്രൂഡ് റൈബോസോമുകൾ വേർതിരിച്ചെടുക്കുകയും ചെയ്തു.ഘടനാപരമായ വിശകലനത്തിനായി ഏകദേശം 300 μg അസംസ്‌കൃത ഇ. കുനിക്കുലി റൈബോസോമുകൾ നേടാൻ ഇത് ഞങ്ങളെ അനുവദിച്ചു.
തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന റൈബോസോം സാമ്പിളുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഞങ്ങൾ ക്രയോ-ഇഎം ഇമേജുകൾ ശേഖരിക്കുകയും വലിയ റൈബോസോമൽ ഉപയൂണിറ്റ്, ചെറിയ ഉപയൂണിറ്റ് ഹെഡ്, ചെറിയ ഉപയൂണിറ്റ് എന്നിവയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട മാസ്കുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഈ ചിത്രങ്ങൾ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുകയും ചെയ്തു.ഈ പ്രക്രിയയ്ക്കിടയിൽ, ഞങ്ങൾ ഏകദേശം 108,000 റൈബോസോമൽ കണങ്ങളുടെ ചിത്രങ്ങളും 2.7 Å റെസല്യൂഷനുള്ള ക്രയോ-ഇഎം ചിത്രങ്ങളും ശേഖരിച്ചു (അനുബന്ധ കണക്കുകൾ 1-3).ഞങ്ങൾ പിന്നീട് rRNA, റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീൻ, E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമുകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഹൈബർനേഷൻ ഫാക്ടർ Mdf1 എന്നിവ മാതൃകയാക്കാൻ cryoEM ഇമേജുകൾ ഉപയോഗിച്ചു (ചിത്രം 1a, b).
ഹൈബർനേഷൻ ഘടകം Mdf1 (pdb id 7QEP) ഉള്ള സങ്കീർണ്ണമായ E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിന്റെ ഒരു ഘടന.b ഇ. കുനിക്കുലി റൈബോസോമുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഹൈബർനേഷൻ ഫാക്ടർ Mdf1 ന്റെ ഭൂപടം.c മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയൻ സ്പീഷീസുകളിൽ വീണ്ടെടുക്കപ്പെട്ട ആർആർഎൻഎയെ അറിയപ്പെടുന്ന റൈബോസോമൽ ഘടനകളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുന്ന ദ്വിതീയ ഘടനാ ഭൂപടം.ഡീകോഡിംഗ് സൈറ്റ് (ഡിസി), സാർസിനിസിൻ ലൂപ്പ് (എസ്ആർഎൽ), പെപ്റ്റിഡൈൽ ട്രാൻസ്ഫറസ് സെന്റർ (പിടിസി) എന്നിവയുൾപ്പെടെ ആംപ്ലിഫൈഡ് ആർആർഎൻഎ ശകലങ്ങളുടെയും (ഇഎസ്) റൈബോസോം സജീവ സൈറ്റുകളുടെയും സ്ഥാനം പാനലുകൾ കാണിക്കുന്നു.d E. ക്യൂനിക്യുലി റൈബോസോമിന്റെ പെപ്റ്റിഡൈൽ ട്രാൻസ്ഫറസ് കേന്ദ്രവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഇലക്ട്രോൺ സാന്ദ്രത സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, ഈ കാറ്റലറ്റിക് സൈറ്റിന് E. ക്യൂനിക്കുലി പരാദത്തിലും H. Sapiens ഉൾപ്പെടെയുള്ള അതിന്റെ ആതിഥേയങ്ങളിലും ഒരേ ഘടനയുണ്ടെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.e, f ഡീകോഡിംഗ് സെന്ററിന്റെ (ഇ) അനുബന്ധ ഇലക്ട്രോൺ സാന്ദ്രതയും ഡീകോഡിംഗ് സെന്ററിന്റെ (എഫ്) സ്കീമാറ്റിക് ഘടനയും സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, മറ്റ് പല യൂക്കാരിയോട്ടുകളിലും A1491 (E. coli നമ്പറിംഗ്) ന് പകരം E. ക്യൂനിക്കുളിയിൽ U1491 അവശിഷ്ടങ്ങൾ ഉണ്ടെന്നാണ്.ഈ മാറ്റം സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, ഈ സജീവ സൈറ്റിനെ ടാർഗെറ്റുചെയ്യുന്ന ആൻറിബയോട്ടിക്കുകൾക്ക് E. ക്യൂനിക്കുലി സെൻസിറ്റീവ് ആയിരിക്കാം എന്നാണ്.
V. necatrix, P. locustae ribosomes എന്നിവയുടെ മുമ്പ് സ്ഥാപിതമായ ഘടനകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി (രണ്ട് ഘടനകളും ഒരേ മൈക്രോസ്പോരിഡിയ കുടുംബമായ Nosematidae യെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു, അവ പരസ്പരം വളരെ സാമ്യമുള്ളവയാണ്), 31,32 E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമുകൾ rRNA, പ്രോട്ടീൻ വിഘടനം എന്നിവയുടെ നിരവധി പ്രക്രിയകൾക്ക് വിധേയമാകുന്നു.കൂടുതൽ ഡീനാറ്ററേഷൻ (സപ്ലിമെന്ററി ചിത്രങ്ങൾ 4-6).rRNA-യിൽ, ആംപ്ലിഫൈഡ് 25S rRNA ശകലം ES12L ന്റെ പൂർണ്ണമായ നഷ്ടവും h39, h41, H18 ഹെലിസുകളുടെ ഭാഗികമായ അപചയവും ഉൾപ്പെടുന്നു (ചിത്രം 1c, അനുബന്ധ ചിത്രം. 4).റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകൾക്കിടയിൽ, ഏറ്റവും ശ്രദ്ധേയമായ മാറ്റങ്ങളിൽ eS30 പ്രോട്ടീന്റെ പൂർണ്ണമായ നഷ്ടവും eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17, കൂടാതെ eS7 പ്രോട്ടീനുകൾ, 5 പ്രോട്ടീനുകൾ എന്നിവ ചുരുക്കലും ഉൾപ്പെടുന്നു.
അങ്ങനെ, എൻസെഫലോട്ടോസൂൺ/ഓർഡോസ്പോറ സ്പീഷീസുകളുടെ ജീനോമുകളുടെ തീവ്രമായ കുറവ് അവയുടെ റൈബോസോം ഘടനയിൽ പ്രതിഫലിക്കുന്നു: E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമുകൾ, യൂക്കറിയോട്ടിക് സൈറ്റോപ്ലാസ്മിക് റൈബോസോമുകളിലെ പ്രോട്ടീൻ ഉള്ളടക്കത്തിന്റെ ഏറ്റവും നാടകീയമായ നഷ്ടം അനുഭവിക്കുന്നു, ഘടനാപരമായ സ്വഭാവത്തിന് വിധേയമായി, അവയ്ക്ക് പ്രോട്ടീൻ മാത്രമല്ല, പ്രോട്ടീനും മാത്രമല്ല ഉള്ളത്. ജീവിതത്തിന്റെ മൂന്ന് മേഖലകളിലും.E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിന്റെ ഘടന ഈ മാറ്റങ്ങൾക്കുള്ള ആദ്യത്തെ തന്മാത്രാ മാതൃക നൽകുകയും താരതമ്യ ജീനോമിക്‌സും ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ ബയോമോളിക്യുലാർ ഘടനയെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനങ്ങളും അവഗണിച്ച പരിണാമ സംഭവങ്ങളെ വെളിപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു (സപ്ലിമെന്ററി ചിത്രം. 7).ചുവടെ, ഈ ഇവന്റുകൾ ഓരോന്നും അവയുടെ പരിണാമപരമായ ഉത്ഭവവും റൈബോസോമിന്റെ പ്രവർത്തനത്തെ ബാധിക്കുന്ന സാധ്യതയും ഞങ്ങൾ വിവരിക്കുന്നു.
വലിയ rRNA വെട്ടിച്ചുരുക്കലുകൾക്ക് പുറമേ, E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമുകൾക്ക് അവയുടെ സജീവ സൈറ്റുകളിലൊന്നിൽ rRNA വ്യതിയാനങ്ങളുണ്ടെന്ന് ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തി.E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിന്റെ പെപ്റ്റിഡൈൽ ട്രാൻസ്ഫറസ് കേന്ദ്രത്തിന് മറ്റ് യൂക്കറിയോട്ടിക് റൈബോസോമുകളുടെ അതേ ഘടനയുണ്ടെങ്കിലും (ചിത്രം 1d), ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് 1491 (E. coli numbering, Fig. 1e, f) ലെ അനുക്രമ വ്യതിയാനം കാരണം ഡീകോഡിംഗ് സെന്റർ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.ഈ നിരീക്ഷണം പ്രധാനമാണ്, കാരണം യൂക്കറിയോട്ടിക് റൈബോസോമുകളുടെ ഡീകോഡിംഗ് സൈറ്റിൽ ബാക്ടീരിയ-തരം അവശിഷ്ടങ്ങളായ A1408, G1491 എന്നിവയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ സാധാരണയായി G1408, A1491 അവശിഷ്ടങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.ഡീകോഡിംഗ് സൈറ്റിനെ ലക്ഷ്യം വയ്ക്കുന്ന റൈബോസോമൽ ആൻറിബയോട്ടിക്കുകളുടെയും മറ്റ് ചെറിയ തന്മാത്രകളുടെയും അമിനോഗ്ലൈക്കോസൈഡ് കുടുംബത്തിലേക്കുള്ള ബാക്ടീരിയ, യൂക്കറിയോട്ടിക് റൈബോസോമുകളുടെ വ്യത്യസ്ത സെൻസിറ്റിവിറ്റിക്ക് ഈ വ്യതിയാനം അടിവരയിടുന്നു.E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിന്റെ ഡീകോഡിംഗ് സൈറ്റിൽ, ശേഷിക്കുന്ന A1491, U1491 ഉപയോഗിച്ച് മാറ്റി, ഈ സജീവ സൈറ്റിനെ ലക്ഷ്യമാക്കിയുള്ള ചെറിയ തന്മാത്രകൾക്കായി ഒരു അദ്വിതീയ ബൈൻഡിംഗ് ഇന്റർഫേസ് സൃഷ്ടിക്കാൻ സാധ്യതയുണ്ട്.ഇതേ A14901 വകഭേദം P. locustae, V. necatrix പോലെയുള്ള മറ്റ് microsporidia കളിലും ഉണ്ട്, ഇത് microsporidia സ്പീഷീസുകൾക്കിടയിൽ വ്യാപകമാണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു (ചിത്രം 1f).
ഞങ്ങളുടെ E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോം സാമ്പിളുകൾ ഉപാപചയ പ്രവർത്തനരഹിതമായ ബീജങ്ങളിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുത്തതിനാൽ, സമ്മർദ്ദത്തിലോ പട്ടിണിയിലോ ഉള്ള അവസ്ഥയിൽ മുമ്പ് വിവരിച്ച റൈബോസോമുകളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് E. ക്യൂനിക്കുലിയുടെ ക്രയോ-ഇഎം മാപ്പ് ഞങ്ങൾ പരിശോധിച്ചു.ഹൈബർനേഷൻ ഘടകങ്ങൾ 31,32,36,37, 38. ഞങ്ങൾ ഹൈബർനേറ്റിംഗ് റൈബോസോമിന്റെ മുമ്പ് സ്ഥാപിച്ച ഘടനയെ ഇ. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിന്റെ ക്രയോ-ഇഎം മാപ്പുമായി പൊരുത്തപ്പെടുത്തി.ഡോക്കിംഗിനായി, ഹൈബർനേഷൻ ഫാക്‌ടർ Stm138 ഉള്ള സങ്കീർണ്ണമായ S. cerevisiae റൈബോസോമുകളും Lso232 ഘടകം ഉള്ള കോംപ്ലക്‌സിലുള്ള വെട്ടുക്കിളി റൈബോസോമുകളും Mdf1, Mdf231 ഘടകങ്ങളുള്ള V. necatrix റൈബോസോമുകളും ഉപയോഗിച്ചു.അതേ സമയം, ബാക്കിയുള്ള ഘടകം Mdf1 ന് അനുയോജ്യമായ cryo-EM സാന്ദ്രത ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തി.V. necatrix റൈബോസോമുമായി Mdf1 ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതുപോലെ, Mdf1, E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു, അവിടെ അത് റൈബോസോമിന്റെ E സൈറ്റിനെ തടയുന്നു, പരാദ ബീജങ്ങൾ ഉപാപചയ പ്രവർത്തനരഹിതമാകുമ്പോൾ റൈബോസോമുകൾ ലഭ്യമാക്കാൻ സഹായിച്ചേക്കാം (ചിത്രം 2).).
Mdf1 റൈബോസോമിന്റെ E സൈറ്റിനെ തടയുന്നു, ഇത് പരാന്നഭോജികളുടെ ബീജങ്ങൾ ഉപാപചയ പ്രവർത്തനരഹിതമാകുമ്പോൾ റൈബോസോമിനെ നിർജ്ജീവമാക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിന്റെ ഘടനയിൽ, പ്രോട്ടീൻ സിന്തസിസ് സമയത്ത് റൈബോസോമിൽ നിന്ന് ഡീസൈലേറ്റഡ് ടിആർഎൻഎയുടെ പ്രകാശനം സുഗമമാക്കുന്ന റൈബോസോമിന്റെ ഭാഗമായ L1 റൈബോസോം തണ്ടുമായി Mdf1 മുമ്പ് അറിയപ്പെടാത്ത ഒരു സമ്പർക്കം ഉണ്ടാക്കുന്നതായി ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തി.ഡീസെറ്റിലേറ്റഡ് ടിആർഎൻഎയുടെ അതേ സംവിധാനം ഉപയോഗിച്ച് എംഡിഎഫ്1 റൈബോസോമിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തുന്നുവെന്ന് ഈ കോൺടാക്റ്റുകൾ നിർദ്ദേശിക്കുന്നു, പ്രോട്ടീൻ സിന്തസിസ് വീണ്ടും സജീവമാക്കുന്നതിന് റൈബോസോം എംഡിഎഫ് 1 നീക്കം ചെയ്യുന്നതെങ്ങനെ എന്നതിന് സാധ്യമായ വിശദീകരണം നൽകുന്നു.
എന്നിരുന്നാലും, ഞങ്ങളുടെ ഘടന Mdf1 ഉം L1 റൈബോസോം ലെഗ് (പ്രോട്ടീൻ സിന്തസിസ് സമയത്ത് റൈബോസോമിൽ നിന്ന് ഡീസൈലേറ്റഡ് ടിആർഎൻഎ വിടാൻ സഹായിക്കുന്ന റൈബോസോമിന്റെ ഭാഗം) തമ്മിലുള്ള ഒരു അജ്ഞാത ബന്ധം വെളിപ്പെടുത്തി.പ്രത്യേകിച്ചും, ഡീസൈലേറ്റഡ് ടിആർഎൻഎ തന്മാത്രയുടെ എൽബോ സെഗ്മെന്റിന്റെ അതേ കോൺടാക്റ്റുകൾ Mdf1 ഉപയോഗിക്കുന്നു (ചിത്രം 2).മുമ്പ് അറിയപ്പെടാത്ത ഈ മോളിക്യുലർ മോഡലിംഗ്, ഡീസെറ്റിലേറ്റഡ് ടിആർഎൻഎയുടെ അതേ സംവിധാനം ഉപയോഗിച്ച് എംഡിഎഫ് 1 റൈബോസോമിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തുന്നതായി കാണിച്ചു, പ്രോട്ടീൻ സിന്തസിസ് വീണ്ടും സജീവമാക്കുന്നതിന് റൈബോസോം ഈ ഹൈബർനേഷൻ ഘടകം എങ്ങനെ നീക്കംചെയ്യുന്നുവെന്ന് ഇത് വിശദീകരിക്കുന്നു.
rRNA മോഡൽ നിർമ്മിക്കുമ്പോൾ, E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിൽ അസാധാരണമായി മടക്കിയ rRNA ശകലങ്ങൾ ഉണ്ടെന്ന് ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തി, അതിനെ ഞങ്ങൾ ഫ്യൂസ്ഡ് rRNA എന്ന് വിളിക്കുന്നു (ചിത്രം 3).ജീവന്റെ മൂന്ന് ഡൊമെയ്‌നുകളിൽ വ്യാപിച്ചുകിടക്കുന്ന റൈബോസോമുകളിൽ, ആർആർഎൻഎ ഘടനകളായി ചുരുങ്ങുന്നു, അതിൽ മിക്ക ആർആർഎൻഎ ബേസുകളും ഒന്നുകിൽ അടിസ്ഥാന ജോടിയാക്കുകയും പരസ്പരം മടക്കുകയും അല്ലെങ്കിൽ റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകളുമായി സംവദിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമുകളിൽ, rRNA-കൾ അവയുടെ ചില ഹെലിസുകളെ മടക്കാത്ത rRNA മേഖലകളാക്കി മാറ്റുന്നതിലൂടെ ഈ മടക്കാവുന്ന തത്വം ലംഘിക്കുന്നതായി തോന്നുന്നു.
S. cerevisiae, V. necatrix, E. curiculi എന്നിവയിലെ H18 25S rRNA ഹെലിക്‌സിന്റെ ഘടന.സാധാരണഗതിയിൽ, മൂന്ന് ലൈഫ് ഡൊമെയ്‌നുകളിൽ വ്യാപിച്ചുകിടക്കുന്ന റൈബോസോമുകളിൽ, ഈ ലിങ്കർ 24 മുതൽ 34 വരെ അവശിഷ്ടങ്ങൾ അടങ്ങിയ ആർഎൻഎ ഹെലിക്‌സിലേക്ക് ചുരുളുന്നു.മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയയിൽ, വിപരീതമായി, ഈ rRNA ലിങ്കർ ക്രമേണ 12 അവശിഷ്ടങ്ങൾ മാത്രമുള്ള രണ്ട് ഒറ്റ-സ്ട്രാൻഡഡ് യൂറിഡിൻ അടങ്ങിയ ലിങ്കറുകളായി ചുരുങ്ങുന്നു.ഈ അവശിഷ്ടങ്ങളിൽ ഭൂരിഭാഗവും ലായകങ്ങൾക്ക് വിധേയമാണ്.ആർആർഎൻഎ ഫോൾഡിംഗിന്റെ പൊതുതത്ത്വങ്ങളെ പരാദ മൈക്രോസ്പോരിഡിയ ലംഘിക്കുന്നതായി ചിത്രം കാണിക്കുന്നു, ഇവിടെ ആർആർഎൻഎ ബേസുകൾ സാധാരണയായി മറ്റ് ബേസുകളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുകയോ ആർആർഎൻഎ-പ്രോട്ടീൻ ഇടപെടലുകളിൽ ഏർപ്പെടുകയോ ചെയ്യുന്നു.മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയയിൽ, ചില ആർആർഎൻഎ ശകലങ്ങൾ പ്രതികൂലമായ ഒരു മടക്ക് കൈക്കൊള്ളുന്നു, അതിൽ മുൻ ആർആർഎൻഎ ഹെലിക്‌സ് ഏതാണ്ട് നേർരേഖയിൽ നീളമേറിയ ഒറ്റ ഇഴയുള്ള ശകലമായി മാറുന്നു.ഈ അസാധാരണ പ്രദേശങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം, ചുരുങ്ങിയ RNA ബേസുകൾ ഉപയോഗിച്ച് വിദൂര rRNA ശകലങ്ങൾ ബൈൻഡ് ചെയ്യാൻ മൈക്രോസ്പോരിഡിയ rRNA-യെ അനുവദിക്കുന്നു.
ഈ പരിണാമ പരിവർത്തനത്തിന്റെ ഏറ്റവും ശ്രദ്ധേയമായ ഉദാഹരണം H18 25S rRNA ഹെലിക്സിൽ കാണാം (ചിത്രം 3).E. coli മുതൽ മനുഷ്യർ വരെയുള്ള സ്പീഷീസുകളിൽ, ഈ rRNA ഹെലിക്സിന്റെ അടിത്തറയിൽ 24-32 ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, ഇത് ചെറുതായി ക്രമരഹിതമായ ഹെലിക്സ് ഉണ്ടാക്കുന്നു.V. necatrix, P. locustae,31,32 എന്നിവയിൽ നിന്ന് മുമ്പ് തിരിച്ചറിഞ്ഞ റൈബോസോമൽ ഘടനകളിൽ H18 helix ന്റെ അടിത്തറ ഭാഗികമായി അൺകോയിൽ ചെയ്തിട്ടുണ്ടെങ്കിലും ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ബേസ് ജോടിയാക്കൽ സംരക്ഷിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, E. ക്യൂനിക്കുലിയിൽ ഈ rRNA ശകലം 228UUUGU232, 301UUUUUUUUU307 എന്നീ ഏറ്റവും ചെറിയ ലിങ്കറുകളായി മാറുന്നു.സാധാരണ ആർആർഎൻഎ ശകലങ്ങളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി, ഈ യൂറിഡിൻ സമ്പുഷ്ടമായ ലിങ്കറുകൾ റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകളുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്തുന്നില്ല.പകരം, അവർ ലായക-തുറന്നതും പൂർണ്ണമായും തുറന്നതുമായ ഘടനകൾ സ്വീകരിക്കുന്നു, അതിൽ rRNA സ്ട്രോണ്ടുകൾ ഏതാണ്ട് നേരെ നീട്ടിയിരിക്കുന്നു.H16, H18 rRNA ഹെലിസുകൾക്കിടയിലുള്ള 33 Å വിടവ് നികത്താൻ E. ക്യൂനിക്കുലി 12 RNA ബേസുകൾ മാത്രം ഉപയോഗിക്കുന്നതെങ്ങനെയെന്ന് ഈ സ്ട്രെച്ചഡ് കോൺഫോർമേഷൻ വിശദീകരിക്കുന്നു, അതേസമയം മറ്റ് സ്പീഷീസുകൾക്ക് വിടവ് നികത്താൻ കുറഞ്ഞത് ഇരട്ടി rRNA ബേസുകൾ ആവശ്യമാണ്.
അതിനാൽ, ഊർജ്ജസ്വലമായ പ്രതികൂലമായ മടക്കിലൂടെ, പരാദ മൈക്രോസ്പോരിഡിയ, ജീവന്റെ മൂന്ന് മേഖലകളിലെ സ്പീഷീസുകളിലുടനീളം വിശാലമായി സംരക്ഷിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ആർആർഎൻഎ വിഭാഗങ്ങളെപ്പോലും ചുരുക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു തന്ത്രം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ടെന്ന് നമുക്ക് തെളിയിക്കാനാകും.പ്രത്യക്ഷത്തിൽ, ആർആർഎൻഎ ഹെലിസുകളെ ഷോർട്ട് പോളി-യു ലിങ്കറുകളാക്കി മാറ്റുന്ന മ്യൂട്ടേഷനുകൾ ശേഖരിക്കുന്നതിലൂടെ, വിദൂര ആർആർഎൻഎ ശകലങ്ങളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് കഴിയുന്നത്ര കുറച്ച് ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകൾ അടങ്ങിയ അസാധാരണമായ ആർആർഎൻഎ ശകലങ്ങൾ ഇ.മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ അവയുടെ ഘടനാപരവും പ്രവർത്തനപരവുമായ സമഗ്രത നഷ്‌ടപ്പെടാതെ അവയുടെ അടിസ്ഥാന തന്മാത്രാ ഘടനയിൽ നാടകീയമായ കുറവ് വരുത്തിയത് എങ്ങനെയെന്ന് വിശദീകരിക്കാൻ ഇത് സഹായിക്കുന്നു.
ഇ. ക്യൂനിക്കുലി ആർആർഎൻഎയുടെ മറ്റൊരു അസാധാരണമായ സവിശേഷത, കട്ടികൂടാതെയുള്ള ആർആർഎൻഎയുടെ രൂപമാണ് (ചിത്രം 4).ബൾജുകൾ അടിസ്ഥാന ജോഡികളില്ലാത്ത ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകളാണ്, അത് ആർഎൻഎ ഹെലിക്‌സിൽ മറഞ്ഞിരിക്കുന്നതിന് പകരം വളച്ചൊടിക്കുന്നു.മിക്ക rRNA പ്രോട്രഷനുകളും തന്മാത്രാ പശകളായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ഇത് അടുത്തുള്ള റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകളെയോ മറ്റ് rRNA ശകലങ്ങളെയോ ബന്ധിപ്പിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു.ചില ബൾജുകൾ ഹിംഗുകളായി പ്രവർത്തിക്കുന്നു, ഇത് ഉൽ‌പാദനക്ഷമമായ പ്രോട്ടീൻ സമന്വയത്തിനായി rRNA ഹെലിക്‌സിനെ വളയാനും മടക്കാനും അനുവദിക്കുന്നു.
ഒരു ആർആർഎൻഎ പ്രോട്രഷൻ (എസ്. സെറിവിസിയ നമ്പറിംഗ്) ഇ. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിന്റെ ഘടനയിൽ ഇല്ല, എന്നാൽ മറ്റ് മിക്ക യൂക്കാരിയോട്ടുകളിലും ഇ. കോളി, എസ്. സെറിവിസിയ, എച്ച്. സാപിയൻസ്, ഇ. ക്യൂനിക്കുലി ആന്തരിക റൈബോസോമുകൾ എന്നിവയുണ്ട്.പരാന്നഭോജികൾക്ക് പുരാതനവും വളരെ സംരക്ഷിതവുമായ rRNA ബൾജുകൾ ഇല്ല.ഈ കട്ടിയാക്കലുകൾ റൈബോസോമിന്റെ ഘടനയെ സ്ഥിരപ്പെടുത്തുന്നു;അതിനാൽ, മൈക്രോസ്പോരിഡിയയിലെ അവയുടെ അഭാവം, മൈക്രോസ്പോരിഡിയ പരാന്നഭോജികളിൽ ആർആർഎൻഎ മടക്കിക്കളയുന്നതിന്റെ സ്ഥിരത കുറയുന്നതിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.പി സ്റ്റംസുമായുള്ള താരതമ്യം (ബാക്ടീരിയയിലെ L7/L12 കാണ്ഡം) കാണിക്കുന്നത് ആർആർഎൻഎ ബമ്പുകളുടെ നഷ്ടം ചിലപ്പോൾ നഷ്ടപ്പെട്ട ബമ്പുകൾക്ക് അടുത്തായി പുതിയ ബമ്പുകൾ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു എന്നാണ്.23S/28S rRNA-യിലെ H42 ഹെലിക്‌സിന് ഒരു പുരാതന ബൾജ് ഉണ്ട് (Saccharomyces cerevisiae-ലെ U1206) ജീവന്റെ മൂന്ന് മേഖലകളിൽ അതിന്റെ സംരക്ഷണം കാരണം കുറഞ്ഞത് 3.5 ബില്യൺ വർഷമെങ്കിലും പഴക്കമുണ്ട്.മൈക്രോസ്പോരിഡിയയിൽ, ഈ ബൾജ് ഇല്ലാതാക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, നഷ്ടപ്പെട്ട ബൾജിന് അടുത്തായി ഒരു പുതിയ ബൾജ് പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടു (ഇ. കുനിക്കുളിയിലെ A1306).
അതിശയകരമെന്നു പറയട്ടെ, മറ്റ് യൂക്കറിയോട്ടുകളിൽ സംരക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ള 30-ലധികം ബൾജുകൾ ഉൾപ്പെടെ, മറ്റ് സ്പീഷീസുകളിൽ കാണപ്പെടുന്ന ഭൂരിഭാഗം rRNA ബൾജുകളും E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമുകൾക്ക് ഇല്ലെന്ന് ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തി (ചിത്രം 4a).ഈ നഷ്ടം റൈബോസോമൽ ഉപയൂണിറ്റുകളും തൊട്ടടുത്തുള്ള ആർആർഎൻഎ ഹെലിസുകളും തമ്മിലുള്ള അനേകം സമ്പർക്കങ്ങളെ ഇല്ലാതാക്കുന്നു, ചിലപ്പോൾ റൈബോസോമിനുള്ളിൽ വലിയ പൊള്ളയായ ശൂന്യത സൃഷ്ടിക്കുന്നു, കൂടുതൽ പരമ്പരാഗത റൈബോസോമുകളെ അപേക്ഷിച്ച് ഇ. കുനിക്കുലി റൈബോസോമിനെ കൂടുതൽ സുഷിരമാക്കുന്നു (ചിത്രം 4 ബി).മുൻ ഘടനാപരമായ വിശകലനങ്ങൾ 31, 32 അവഗണിച്ച, മുമ്പ് തിരിച്ചറിഞ്ഞ വി. നെകാട്രിക്സ്, പി. ലോക്കസ്റ്റേ റൈബോസോം ഘടനകളിലും ഈ ബൾജുകളിൽ ഭൂരിഭാഗവും നഷ്ടപ്പെട്ടതായി ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തി.
ചിലപ്പോൾ ആർആർഎൻഎ ബൾഗുകളുടെ നഷ്ടം നഷ്ടപ്പെട്ട ബൾജിന് അടുത്തായി പുതിയ ബൾഗുകളുടെ വികസനത്തോടൊപ്പമുണ്ട്.ഉദാഹരണത്തിന്, റൈബോസോമൽ പി-സ്റ്റെമിൽ U1208 ബൾജ് (സാക്കറോമൈസസ് സെറിവിസിയയിൽ) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു, അത് ഇ.കോളിയിൽ നിന്ന് മനുഷ്യരിലേക്ക് അതിജീവിച്ചു, അതിനാൽ 3.5 ബില്യൺ വർഷം പഴക്കമുള്ളതായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.പ്രോട്ടീൻ സമന്വയ സമയത്ത്, ഈ ബൾജ് പി സ്റ്റെമിനെ തുറന്നതും അടഞ്ഞതുമായ ക്രമീകരണങ്ങൾക്കിടയിൽ നീങ്ങാൻ സഹായിക്കുന്നു, അങ്ങനെ റൈബോസോമിന് വിവർത്തന ഘടകങ്ങളെ റിക്രൂട്ട് ചെയ്യാനും അവയെ സജീവ സൈറ്റിലേക്ക് എത്തിക്കാനും കഴിയും.E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമുകളിൽ, ഈ കട്ടികൂടൽ ഇല്ല;എന്നിരുന്നാലും, മൂന്ന് അടിസ്ഥാന ജോഡികളിൽ മാത്രം സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ഒരു പുതിയ കട്ടിയാക്കൽ (G883) പി സ്റ്റെമിന്റെ ഒപ്റ്റിമൽ ഫ്ലെക്സിബിലിറ്റി പുനഃസ്ഥാപിക്കാൻ സഹായിക്കും (ചിത്രം 4 സി).
ബൾജുകളില്ലാത്ത rRNA-യെക്കുറിച്ചുള്ള ഞങ്ങളുടെ ഡാറ്റ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, rRNA മിനിമൈസേഷൻ റൈബോസോമിന്റെ ഉപരിതലത്തിലെ rRNA മൂലകങ്ങളുടെ നഷ്ടത്തിൽ മാത്രം ഒതുങ്ങുന്നില്ല, മാത്രമല്ല റൈബോസോം ന്യൂക്ലിയസും ഉൾപ്പെട്ടേക്കാം, ഇത് സ്വതന്ത്ര-ജീവിക്കുന്ന കോശങ്ങളിൽ വിവരിച്ചിട്ടില്ലാത്ത ഒരു പരാദ-നിർദ്ദിഷ്‌ട തന്മാത്രാ വൈകല്യം സൃഷ്ടിക്കുന്നു.ജീവജാലങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.
കാനോനിക്കൽ റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകളും ആർആർഎൻഎയും മോഡലിംഗ് ചെയ്ത ശേഷം, പരമ്പരാഗത റൈബോസോമൽ ഘടകങ്ങൾക്ക് ക്രയോ-ഇഎം ഇമേജിന്റെ മൂന്ന് ഭാഗങ്ങൾ വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയില്ലെന്ന് ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തി.ഈ ശകലങ്ങളിൽ രണ്ടെണ്ണം വലിപ്പത്തിലുള്ള ചെറിയ തന്മാത്രകളാണ് (ചിത്രം 5, അനുബന്ധ ചിത്രം 8).ആദ്യത്തെ സെഗ്‌മെന്റ് ribosomal പ്രോട്ടീനുകൾ uL15, eL18 എന്നിവയ്‌ക്കിടയിൽ സാധാരണയായി eL18 ന്റെ C-ടെർമിനസ് ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു സ്ഥാനത്ത് സാൻഡ്‌വിച്ച് ചെയ്‌തിരിക്കുന്നു, ഇത് E. ക്യൂനിക്കുലിയിൽ ചുരുക്കിയിരിക്കുന്നു.ഈ തന്മാത്രയുടെ ഐഡന്റിറ്റി നിർണ്ണയിക്കാൻ കഴിയില്ലെങ്കിലും, ഈ സാന്ദ്രത ദ്വീപിന്റെ വലുപ്പവും ആകൃതിയും ബീജ തന്മാത്രകളുടെ സാന്നിധ്യം കൊണ്ട് നന്നായി വിശദീകരിക്കുന്നു.uL15 പ്രോട്ടീനുകളിലെ (Asp51, Arg56) മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ-നിർദ്ദിഷ്ട മ്യൂട്ടേഷനുകൾ വഴി റൈബോസോമുമായുള്ള അതിന്റെ ബന്ധനം സ്ഥിരത കൈവരിക്കുന്നു, ഇത് ഈ ചെറിയ തന്മാത്രയുമായി റൈബോസോമിന്റെ അടുപ്പം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതായി തോന്നുന്നു, കാരണം അവ ചെറിയ തന്മാത്രയെ ഒരു റൈബോസോമൽ ഘടനയിൽ പൊതിയാൻ uL15-നെ അനുവദിക്കുന്നു.സപ്ലിമെന്ററി ചിത്രം 2).8, അധിക ഡാറ്റ 1, 2).
E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന റൈബോസിന് പുറത്ത് ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകളുടെ സാന്നിധ്യം കാണിക്കുന്ന Cryo-EM ഇമേജിംഗ്.E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിൽ, ഈ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് മറ്റ് മിക്ക യൂക്കറിയോട്ടിക് റൈബോസോമുകളിലും 25S rRNA A3186 ന്യൂക്ലിയോടൈഡിന് (സാക്കറോമൈസസ് സെറിവിസിയ നമ്പറിംഗ്) അതേ സ്ഥാനമാണുള്ളത്.b E. ക്യൂനിക്കുലിയുടെ റൈബോസോമൽ ഘടനയിൽ, ഈ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ribosomal പ്രോട്ടീനുകൾ uL9, eL20 എന്നിവയ്ക്കിടയിലാണ് സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്, അതുവഴി രണ്ട് പ്രോട്ടീനുകൾ തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സ്ഥിരപ്പെടുത്തുന്നു.മൈക്രോസ്പോരിഡിയ സ്പീഷീസുകൾക്കിടയിൽ cd eL20 സീക്വൻസ് കൺസർവേഷൻ വിശകലനം.മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ സ്പീഷീസുകളുടെ (c) ഫൈലോജെനെറ്റിക് ട്രീയും eL20 പ്രോട്ടീന്റെ (d) മൾട്ടിപ്പിൾ സീക്വൻസ് വിന്യാസവും കാണിക്കുന്നത് ന്യൂക്ലിയോടൈഡ്-ബൈൻഡിംഗ് അവശിഷ്ടങ്ങൾ F170, K172 എന്നിവ മിക്ക സാധാരണ മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയയിലും സംരക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെന്ന്, S. lophii ഒഴികെ.e ന്യൂക്ലിയോടൈഡ്-ബൈൻഡിംഗ് അവശിഷ്ടങ്ങൾ F170, K172 എന്നിവ വളരെ കുറഞ്ഞ മൈക്രോസ്പോരിഡിയ ജീനോമിന്റെ eL20 ൽ മാത്രമേ ഉള്ളൂ, എന്നാൽ മറ്റ് യൂക്കാരിയോട്ടുകളിൽ ഇല്ലെന്ന് ഈ കണക്ക് കാണിക്കുന്നു.മൊത്തത്തിൽ, മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയൻ റൈബോസോമുകൾ ഒരു ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ബൈൻഡിംഗ് സൈറ്റ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തതായി ഈ ഡാറ്റ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, അത് എഎംപി തന്മാത്രകളെ ബന്ധിപ്പിക്കുകയും റൈബോസോമൽ ഘടനയിൽ പ്രോട്ടീൻ-പ്രോട്ടീൻ ഇടപെടലുകൾ സ്ഥിരപ്പെടുത്തുന്നതിന് അവ ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയയിലെ ഈ ബൈൻഡിംഗ് സൈറ്റിന്റെ ഉയർന്ന സംരക്ഷണവും മറ്റ് യൂക്കറിയോട്ടുകളിൽ അതിന്റെ അഭാവവും സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ഈ സൈറ്റ് മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയയ്‌ക്ക് ഒരു സെലക്ടീവ് അതിജീവന നേട്ടം നൽകിയേക്കാം എന്നാണ്.അതിനാൽ, മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ റൈബോസോമിലെ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ്-ബൈൻഡിംഗ് പോക്കറ്റ്, മുമ്പ് വിവരിച്ചതുപോലെ ഒരു ഡീജനറേറ്റ് ഫീച്ചർ അല്ലെങ്കിൽ rRNA ഡീഗ്രേഡേഷന്റെ അവസാന രൂപമല്ല, മറിച്ച് മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ റൈബോസോമിനെ തന്മാത്രാ നിർമ്മാണ ബ്ലോക്കുകളായി നേരിട്ട് ബന്ധിപ്പിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്ന ഉപയോഗപ്രദമായ ഒരു പരിണാമ നവീകരണമാണ്.റൈബോസോമുകൾക്കുള്ള നിർമ്മാണ ബ്ലോക്കുകൾ.ഈ കണ്ടെത്തൽ മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ റൈബോസോമിനെ അതിന്റെ ഘടനാപരമായ നിർമ്മാണ ബ്ലോക്കായി ഒരൊറ്റ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരേയൊരു റൈബോസോമാക്കി മാറ്റുന്നു.ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ബൈൻഡിംഗിൽ നിന്ന് ഉരുത്തിരിഞ്ഞ സാങ്കൽപ്പിക പരിണാമ പാത.
രണ്ടാമത്തെ താഴ്ന്ന തന്മാത്രാ സാന്ദ്രത റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകൾ uL9, eL30 (ചിത്രം 5a) എന്നിവയ്ക്കിടയിലുള്ള ഇന്റർഫേസിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു.rRNA A3186 (ES39L rRNA വിപുലീകരണത്തിന്റെ ഭാഗം) 25S ന്യൂക്ലിയോടൈഡിനുള്ള ഒരു ബൈൻഡിംഗ് സൈറ്റായി സാക്കറോമൈസസ് സെറിവിസിയ റൈബോസോമിന്റെ ഘടനയിൽ ഈ ഇന്റർഫേസ് മുമ്പ് വിവരിച്ചിട്ടുണ്ട്.ജീർണിച്ച P. locustae ES39L റൈബോസോമുകളിൽ, ഈ ഇന്റർഫേസ് ഒരു അജ്ഞാത സിംഗിൾ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് 31-നെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതായി കാണിച്ചു, ഈ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് rRNA യുടെ ഒരു അവസാന രൂപമാണ് എന്ന് അനുമാനിക്കപ്പെടുന്നു, ഇതിൽ rRNA യുടെ നീളം ~130-230 ബേസുകളാണ്.ES39L ഒരൊറ്റ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് 32.43 ആയി കുറഞ്ഞു.ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകൾ ഉപയോഗിച്ച് സാന്ദ്രത വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന ആശയത്തെ ഞങ്ങളുടെ ക്രയോ-ഇഎം ചിത്രങ്ങൾ പിന്തുണയ്ക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, ഞങ്ങളുടെ ഘടനയുടെ ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ ഈ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ഒരു എക്സ്ട്രാറിബോസോമൽ തന്മാത്രയാണെന്ന് കാണിച്ചു, ഒരുപക്ഷേ AMP (ചിത്രം 5a, b).
ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ബൈൻഡിംഗ് സൈറ്റ് ഇ. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിൽ പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടോ അല്ലെങ്കിൽ അത് മുമ്പ് ഉണ്ടായിരുന്നോ എന്ന് ഞങ്ങൾ ചോദിച്ചു.ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ബൈൻഡിംഗ് പ്രധാനമായും eL30 റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനിലെ Phe170, Lys172 അവശിഷ്ടങ്ങൾ വഴി മധ്യസ്ഥത വഹിക്കുന്നതിനാൽ, 4396 പ്രതിനിധി യൂക്കറിയോട്ടുകളിൽ ഈ അവശിഷ്ടങ്ങളുടെ സംരക്ഷണം ഞങ്ങൾ വിലയിരുത്തി.മുകളിലുള്ള uL15-ന്റെ കാര്യത്തിലെന്നപോലെ, സാധാരണ മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയയിൽ മാത്രമേ Phe170, Lys172 അവശിഷ്ടങ്ങൾ ഉയർന്ന തോതിൽ സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നുള്ളൂ, എന്നാൽ മറ്റ് യൂക്കാരിയോട്ടുകളിൽ ഇല്ലെന്ന് ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തി, വിഭിന്നമായ Microsporidia Mitosporidium, Amphiamblys എന്നിവയുൾപ്പെടെ, ഇതിൽ ES349L കുറയുന്നു.-ഇ).
rRNA, പ്രോട്ടീന്റെ അളവ് കുറയുന്നത് നികത്താൻ റൈബോസോം ഘടനയിൽ ധാരാളം ചെറിയ മെറ്റബോളിറ്റുകളെ കാര്യക്ഷമമായി പിടിച്ചെടുക്കാനുള്ള കഴിവ് E. ക്യൂനിക്കുലിയും മറ്റ് കാനോനിക്കൽ മൈക്രോസ്പോരിഡിയയും വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട് എന്ന ആശയത്തെ ഈ ഡാറ്റ പിന്തുണയ്ക്കുന്നു.അങ്ങനെ ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, റൈബോസോമിന് പുറത്ത് ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകളെ ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു അതുല്യമായ കഴിവ് അവർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്, പരാന്നഭോജി തന്മാത്രാ ഘടനകൾ ധാരാളമായി ചെറിയ മെറ്റബോളിറ്റുകളെ പിടിച്ചെടുക്കുകയും നശിപ്പിച്ച RNA, പ്രോട്ടീൻ ശകലങ്ങൾ എന്നിവയുടെ ഘടനാപരമായ അനുകരണങ്ങളായി ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യുന്നുവെന്ന് കാണിക്കുന്നു..
ഞങ്ങളുടെ ക്രയോ-ഇഎം മാപ്പിന്റെ മൂന്നാമത്തെ അൺസിമുലേറ്റഡ് ഭാഗം, വലിയ റൈബോസോമൽ ഉപയൂണിറ്റിൽ കണ്ടെത്തി.ഞങ്ങളുടെ മാപ്പിലെ താരതമ്യേന ഉയർന്ന റെസല്യൂഷൻ (2.6 Å) സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, ഈ സാന്ദ്രത വലിയ സൈഡ് ചെയിൻ അവശിഷ്ടങ്ങളുടെ അതുല്യമായ സംയോജനമുള്ള പ്രോട്ടീനുകളുടേതാണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് മുമ്പ് അറിയപ്പെടാത്ത ഒരു റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനായി ഈ സാന്ദ്രത തിരിച്ചറിയാൻ ഞങ്ങളെ അനുവദിച്ചു, ഇതിനെ msL2 (മൈക്രോസ്പോരിഡിയ- നിർദ്ദിഷ്ട പ്രോട്ടീൻ L2) എന്ന് നാമകരണം ചെയ്തു (രീതികൾ, ചിത്രം 6).എൻസെഫാലിറ്റർ, ഒറോസ്‌പോരിഡിയം ജനുസ്സിലെ മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ ക്ലേഡിൽ എംഎസ്‌എൽ2 സംരക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെന്ന് ഞങ്ങളുടെ ഹോമോളജി തിരയൽ കാണിച്ചു, എന്നാൽ മറ്റ് മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ ഉൾപ്പെടെയുള്ള മറ്റ് സ്പീഷീസുകളിൽ ഇല്ല.റൈബോസോമൽ ഘടനയിൽ, വിപുലീകൃത ES31L rRNA യുടെ നഷ്ടം മൂലം ഉണ്ടാകുന്ന വിടവ് msL2 ഉൾക്കൊള്ളുന്നു.ഈ ശൂന്യതയിൽ, msL2 rRNA ഫോൾഡിംഗ് സ്ഥിരപ്പെടുത്താൻ സഹായിക്കുന്നു, കൂടാതെ ES31L ന്റെ നഷ്ടം നികത്താനും കഴിയും (ചിത്രം 6).
E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമുകളിൽ കാണപ്പെടുന്ന മൈക്രോസ്പോരിഡിയ-നിർദ്ദിഷ്ട റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീൻ msL2 ന്റെ ഇലക്ട്രോൺ സാന്ദ്രതയും മാതൃകയും.b Saccharomyces cerevisiae യുടെ 80S റൈബോസോമുകൾ ഉൾപ്പെടെ മിക്ക യൂക്കറിയോട്ടിക് റൈബോസോമുകളിലും മിക്ക മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയൻ സ്പീഷീസുകളിലും ES19L rRNA ആംപ്ലിഫിക്കേഷൻ നഷ്ടപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.V. necatrix microsporidia ribosome ന്റെ മുമ്പ് സ്ഥാപിതമായ ഘടന സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, ഈ പരാന്നഭോജികളിൽ ES19L ന്റെ നഷ്ടം പുതിയ msL1 റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീന്റെ പരിണാമത്താൽ നികത്തപ്പെടുന്നു എന്നാണ്.ഈ പഠനത്തിൽ, ES19L ന്റെ നഷ്ടത്തിന് പ്രത്യക്ഷമായ നഷ്ടപരിഹാരമായി E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോം ഒരു അധിക റൈബോസോമൽ RNA മിമിക് പ്രോട്ടീനും വികസിപ്പിച്ചതായി ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തി.എന്നിരുന്നാലും, msL2 (നിലവിൽ സാങ്കൽപ്പിക ECU06_1135 പ്രോട്ടീൻ എന്ന് വ്യാഖ്യാനിക്കപ്പെടുന്നു) കൂടാതെ msL1 നും വ്യത്യസ്ത ഘടനാപരവും പരിണാമപരവുമായ ഉത്ഭവമുണ്ട്.c പരിണാമപരമായി ബന്ധമില്ലാത്ത msL1, msL2 റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകളുടെ തലമുറയെക്കുറിച്ചുള്ള ഈ കണ്ടെത്തൽ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് റൈബോസോമുകൾ അവയുടെ ആർആർഎൻഎയിൽ ഹാനികരമായ മ്യൂട്ടേഷനുകൾ ശേഖരിക്കുകയാണെങ്കിൽ, അടുത്ത ബന്ധമുള്ള ഒരു ചെറിയ ഉപവിഭാഗത്തിൽ പോലും അവയ്ക്ക് അഭൂതപൂർവമായ രചനാ വൈവിധ്യം കൈവരിക്കാൻ കഴിയുമെന്നാണ്.ഈ കണ്ടുപിടിത്തം മൈറ്റോകോൺ‌ഡ്രിയൽ റൈബോസോമിന്റെ ഉത്ഭവവും പരിണാമവും വ്യക്തമാക്കാൻ സഹായിക്കും, ഇത് വളരെ കുറഞ്ഞ ആർ‌ആർ‌എൻ‌എയ്ക്കും ജീവിവർഗങ്ങളിലുടനീളം പ്രോട്ടീൻ ഘടനയിലെ അസാധാരണമായ വ്യതിയാനത്തിനും പേരുകേട്ടതാണ്.
വി. നെകാട്രിക്സ് റൈബോസോമിൽ കാണപ്പെടുന്ന ഏക മൈക്രോസ്പോരിഡിയ-നിർദ്ദിഷ്ട റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനായ, മുമ്പ് വിവരിച്ച msL1 പ്രോട്ടീനുമായി ഞങ്ങൾ msL2 പ്രോട്ടീനിനെ താരതമ്യം ചെയ്തു.msL1 ഉം msL2 ഉം പരിണാമപരമായി ബന്ധപ്പെട്ടതാണോ എന്ന് പരിശോധിക്കാൻ ഞങ്ങൾ ആഗ്രഹിച്ചു.ഞങ്ങളുടെ വിശകലനം കാണിക്കുന്നത് msL1 ഉം msL2 ഉം റൈബോസോമൽ ഘടനയിൽ ഒരേ അറയിലാണ്, എന്നാൽ വ്യത്യസ്ത പ്രാഥമിക, ത്രിതീയ ഘടനകൾ ഉണ്ട്, ഇത് അവയുടെ സ്വതന്ത്ര പരിണാമ ഉത്ഭവത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു (ചിത്രം 6).അങ്ങനെ, കോംപാക്റ്റ് യൂക്കറിയോട്ടിക് സ്പീഷിസുകളുടെ ഗ്രൂപ്പുകൾക്ക് rRNA ശകലങ്ങളുടെ നഷ്ടം നികത്തുന്നതിന് ഘടനാപരമായി വ്യത്യസ്തമായ റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകൾ സ്വതന്ത്രമായി വികസിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമെന്നതിന് msL2 ന്റെ കണ്ടെത്തൽ തെളിവുകൾ നൽകുന്നു.ഈ കണ്ടെത്തൽ ശ്രദ്ധേയമാണ്, മിക്ക സൈറ്റോപ്ലാസ്മിക് യൂക്കറിയോട്ടിക് റൈബോസോമുകളിലും ഒരേ കുടുംബത്തിലെ 81 റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകൾ ഉൾപ്പെടെ ഒരു മാറ്റമില്ലാത്ത പ്രോട്ടീൻ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.വിപുലീകൃത rRNA സെഗ്‌മെന്റുകളുടെ നഷ്ടത്തിന് പ്രതികരണമായി മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയയുടെ വിവിധ ക്ലേഡുകളിൽ msL1, msL2 എന്നിവയുടെ രൂപം സൂചിപ്പിക്കുന്നത് പരാന്നഭോജികളുടെ തന്മാത്രാ വാസ്തുവിദ്യയുടെ അപചയം പരാന്നഭോജികൾക്ക് നഷ്ടപരിഹാര മ്യൂട്ടേഷനുകൾ തേടുന്നതിന് കാരണമാകുന്നു, ഇത് ഒടുവിൽ വിവിധ പരാന്നഭോജികൾ ഏറ്റെടുക്കുന്നതിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം.ഘടനകൾ.
അവസാനമായി, ഞങ്ങളുടെ മാതൃക പൂർത്തിയായപ്പോൾ, ജീനോം ശ്രേണിയിൽ നിന്ന് പ്രവചിച്ച ഇ. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിന്റെ ഘടനയെ ഞങ്ങൾ താരതമ്യം ചെയ്തു.eL14, eL38, eL41, eS30 എന്നിവയുൾപ്പെടെ നിരവധി റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകൾ E. ക്യൂനിക്കുലി ജീനോമിൽ നിന്ന് അവയുടെ ഹോമോലോഗുകളുടെ അഭാവം മൂലം E. ക്യൂനിക്കുലി ജീനോമിൽ നിന്ന് അപ്രത്യക്ഷമായതായി മുമ്പ് കരുതപ്പെട്ടിരുന്നു.റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകളുടെ നഷ്ടം മറ്റ് വളരെ കുറഞ്ഞ ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ പരാന്നഭോജികളിലും എൻഡോസിംബിയന്റുകളിലും പ്രവചിക്കപ്പെടുന്നു.ഉദാഹരണത്തിന്, സ്വതന്ത്ര-ജീവിക്കുന്ന ബാക്ടീരിയകളിൽ 54 റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകളുടെ ഒരേ കുടുംബം അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, ഈ പ്രോട്ടീൻ കുടുംബങ്ങളിൽ 11 എണ്ണം മാത്രമേ ഹോസ്റ്റ് നിയന്ത്രിത ബാക്ടീരിയയുടെ വിശകലനം ചെയ്ത ഓരോ ജീനോമിലും കണ്ടെത്താവുന്ന ഹോമോലോഗുകൾ ഉള്ളൂ.ഈ സങ്കൽപ്പത്തെ പിന്തുണച്ച്, eL38, eL4131,32 പ്രോട്ടീനുകൾ ഇല്ലാത്ത V. necatrix, P. locustae microsporidia എന്നിവയിൽ റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകളുടെ നഷ്ടം പരീക്ഷണാത്മകമായി നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്.
എന്നിരുന്നാലും, E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിൽ eL38, eL41, eS30 എന്നിവ മാത്രമേ യഥാർത്ഥത്തിൽ നഷ്ടപ്പെട്ടിട്ടുള്ളൂവെന്ന് ഞങ്ങളുടെ ഘടനകൾ കാണിക്കുന്നു.eL14 പ്രോട്ടീൻ സംരക്ഷിക്കപ്പെട്ടു, ഈ പ്രോട്ടീൻ എന്തുകൊണ്ടാണ് ഹോമോളജി തിരയലിൽ കണ്ടെത്താൻ കഴിയാത്തതെന്ന് ഞങ്ങളുടെ ഘടന കാണിച്ചുതന്നു (ചിത്രം 7).E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമുകളിൽ, rRNA-ആംപ്ലിഫൈഡ് ES39L ന്റെ അപചയം കാരണം eL14 ബൈൻഡിംഗ് സൈറ്റിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും നഷ്ടപ്പെടുന്നു.ES39L ന്റെ അഭാവത്തിൽ, eL14 ന് അതിന്റെ ദ്വിതീയ ഘടനയുടെ ഭൂരിഭാഗവും നഷ്ടപ്പെട്ടു, കൂടാതെ E. ക്യൂനിക്കുലിയിലും S. സെറിവിസിയയിലും eL14 ശ്രേണിയുടെ 18% മാത്രമേ സമാനമായിരുന്നുള്ളൂ.ഈ മോശം അനുക്രമ സംരക്ഷണം ശ്രദ്ധേയമാണ്, കാരണം 1.5 ബില്യൺ വർഷങ്ങൾക്കിടയിൽ പരിണമിച്ച ജീവികളായ സാക്കറോമൈസസ് സെറിവിസിയയും ഹോമോ സാപ്പിയൻസും പോലും eL14-ൽ ഒരേ അവശിഷ്ടങ്ങളുടെ 51%-ത്തിലധികം പങ്കിടുന്നു.E. ക്യൂനിക്കുലി eL14 നിലവിൽ eL1427 റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീൻ ആയിട്ടല്ല M970_061160 പ്രോട്ടീനായി വ്യാഖ്യാനിച്ചിരിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്ന് ഈ അസാധാരണമായ സംരക്ഷണ നഷ്ടം വിശദീകരിക്കുന്നു.
കൂടാതെ മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ റൈബോസോമിന് ES39L rRNA വിപുലീകരണം നഷ്ടപ്പെട്ടു, ഇത് eL14 റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീൻ ബൈൻഡിംഗ് സൈറ്റിനെ ഭാഗികമായി ഇല്ലാതാക്കി.ES39L ന്റെ അഭാവത്തിൽ, eL14 മൈക്രോസ്‌പോർ പ്രോട്ടീൻ ദ്വിതീയ ഘടനയുടെ നഷ്ടത്തിന് വിധേയമാകുന്നു, അതിൽ മുൻ ആർആർഎൻഎ-ബൈൻഡിംഗ് α-ഹെലിക്സ് കുറഞ്ഞ നീളമുള്ള ലൂപ്പിലേക്ക് അധഃപതിക്കുന്നു.b മൾട്ടിപ്പിൾ സീക്വൻസ് വിന്യാസം കാണിക്കുന്നത്, യൂക്കറിയോട്ടിക് സ്പീഷീസുകളിൽ (യീസ്റ്റും ഹ്യൂമൻ ഹോമോലോഗുകളും തമ്മിലുള്ള 57% സീക്വൻസ് ഐഡന്റിറ്റി) eL14 പ്രോട്ടീൻ വളരെ സംരക്ഷിതമാണ്, എന്നാൽ മൈക്രോസ്പോരിഡിയയിൽ മോശമായി സംരക്ഷിക്കപ്പെടുകയും വ്യതിചലിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (ഇതിൽ 24% ൽ കൂടുതൽ അവശിഷ്ടങ്ങൾ eL14 ഹോമോലോഗിന് സമാനമല്ല).S. cerevisiae അല്ലെങ്കിൽ H. sapiens).ഈ മോശം സീക്വൻസ് കൺസർവേഷനും ദ്വിതീയ ഘടനാ വ്യതിയാനവും eL14 ഹോമോലോഗ് ഒരിക്കലും E. ക്യൂനിക്കുലിയിൽ കണ്ടെത്താത്തത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്നും ഈ പ്രോട്ടീൻ E. ക്യൂനിക്കുലിയിൽ നഷ്ടപ്പെട്ടതായി കരുതുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്നും വിശദീകരിക്കുന്നു.ഇതിനു വിപരീതമായി, E. ക്യൂനിക്കുലി eL14 ഒരു പുട്ടേറ്റീവ് M970_061160 പ്രോട്ടീനായി മുമ്പ് വ്യാഖ്യാനിച്ചിരുന്നു.ഈ നിരീക്ഷണം സൂചിപ്പിക്കുന്നത് മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ ജീനോം വൈവിധ്യം നിലവിൽ അമിതമായി കണക്കാക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു എന്നാണ്: മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയയിൽ നിലവിൽ നഷ്ടപ്പെട്ടതായി കരുതപ്പെടുന്ന ചില ജീനുകൾ വളരെ വ്യത്യസ്തമായ രൂപങ്ങളിലാണെങ്കിലും യഥാർത്ഥത്തിൽ സംരക്ഷിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു;പകരം, ചിലത് പുഴു-നിർദ്ദിഷ്‌ട പ്രോട്ടീനുകൾക്കായുള്ള മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ ജീനുകൾക്കായി കോഡ് ചെയ്യുന്നതായി കരുതപ്പെടുന്നു (ഉദാ, സാങ്കൽപ്പിക പ്രോട്ടീൻ M970_061160) യഥാർത്ഥത്തിൽ മറ്റ് യൂക്കറിയോട്ടുകളിൽ കാണപ്പെടുന്ന വൈവിധ്യമാർന്ന പ്രോട്ടീനുകളെ കോഡ് ചെയ്യുന്നു.
ഈ കണ്ടെത്തൽ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, rRNA ഡീനാറ്ററേഷൻ സമീപത്തെ റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകളിലെ ക്രമ സംരക്ഷണത്തിന്റെ നാടകീയമായ നഷ്ടത്തിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം, ഇത് ഹോമോളജി തിരയലുകൾക്ക് ഈ പ്രോട്ടീനുകളെ കണ്ടെത്താനാകാത്തതാക്കി മാറ്റുന്നു.അതിനാൽ, ചെറിയ ജീനോം ജീവികളിലെ തന്മാത്രാ അപചയത്തിന്റെ യഥാർത്ഥ അളവ് നമുക്ക് അമിതമായി കണക്കാക്കാം, കാരണം നഷ്ടപ്പെട്ടതായി കരുതപ്പെടുന്ന ചില പ്രോട്ടീനുകൾ വളരെ മാറ്റം വരുത്തിയ രൂപങ്ങളിലാണെങ്കിലും നിലനിൽക്കുന്നു.
അങ്ങേയറ്റം ജീനോം കുറയ്ക്കുന്ന സാഹചര്യങ്ങളിൽ പരാന്നഭോജികൾക്ക് അവരുടെ തന്മാത്രാ യന്ത്രങ്ങളുടെ പ്രവർത്തനം എങ്ങനെ നിലനിർത്താനാകും?ഏറ്റവും ചെറിയ യൂക്കറിയോട്ടിക് ജീനോമുകളുള്ള ഇ. ക്യൂനിക്കുലി എന്ന ജീവിയുടെ സങ്കീർണ്ണമായ തന്മാത്രാ ഘടന (റൈബോസോം) വിവരിച്ചുകൊണ്ടാണ് ഞങ്ങളുടെ പഠനം ഈ ചോദ്യത്തിന് ഉത്തരം നൽകുന്നത്.
മൈക്രോബയൽ പരാന്നഭോജികളിലെ പ്രോട്ടീനും ആർഎൻഎ തന്മാത്രകളും പലപ്പോഴും സ്വതന്ത്ര-ജീവിക്കുന്ന സ്പീഷിസുകളിലെ അവയുടെ ഹോമോലോഗസ് തന്മാത്രകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാണെന്ന് ഏകദേശം രണ്ട് പതിറ്റാണ്ടുകളായി അറിയപ്പെടുന്നു.മടക്കിനേയും പ്രവർത്തനത്തേയും തടസ്സപ്പെടുത്തുന്ന നിരവധി ദുർബലപ്പെടുത്തുന്ന മ്യൂട്ടേഷനുകൾ.ഉദാഹരണത്തിന്, പല ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ പരാന്നഭോജികളും എൻഡോസിംബിയോണുകളും ഉൾപ്പെടെയുള്ള ചെറിയ ജീനോം ജീവികളുടെ റൈബോസോമുകൾക്ക് നിരവധി റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകളും 27, 29, 30, 49 സ്വതന്ത്ര ജീവജാലങ്ങളെ അപേക്ഷിച്ച് ആർആർഎൻഎ ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകളുടെ മൂന്നിലൊന്ന് വരെ കുറവുണ്ടാകുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. ics.
ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ പരാന്നഭോജികളുടെയും മറ്റ് ഹോസ്റ്റ് നിയന്ത്രിത ജീവികളുടെയും പരമ്പരാഗത താരതമ്യ ജീനോമിക് പഠനങ്ങളിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചെടുക്കാൻ പ്രയാസമുള്ള പരിണാമത്തിന്റെ പല വശങ്ങളും മാക്രോമോളികുലുകളുടെ ഘടന വെളിപ്പെടുത്തുമെന്ന് ഞങ്ങളുടെ പഠനം കാണിക്കുന്നു (സപ്ലിമെന്ററി ചിത്രം. 7).ഉദാഹരണത്തിന്, eL14 പ്രോട്ടീന്റെ ഉദാഹരണം കാണിക്കുന്നത് പരാന്നഭോജികളിൽ തന്മാത്രാ ഉപകരണത്തിന്റെ യഥാർത്ഥ അപചയത്തിന്റെ അളവ് നമുക്ക് അമിതമായി കണക്കാക്കാൻ കഴിയുമെന്നാണ്.എൻസെഫലിക് പരാന്നഭോജികൾക്ക് നൂറുകണക്കിന് മൈക്രോസ്പോരിഡിയ-നിർദ്ദിഷ്ട ജീനുകൾ ഉണ്ടെന്ന് ഇപ്പോൾ വിശ്വസിക്കപ്പെടുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, ഈ പ്രത്യേക ജീനുകളിൽ ചിലത് യഥാർത്ഥത്തിൽ മറ്റ് യൂക്കറിയോട്ടുകളിൽ സാധാരണമായ ജീനുകളുടെ വളരെ വ്യത്യസ്തമായ വകഭേദങ്ങളാണെന്ന് ഞങ്ങളുടെ ഫലങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.മാത്രമല്ല, പുതിയ റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകളെ നാം എങ്ങനെ അവഗണിക്കുന്നുവെന്നും പരാന്നഭോജികളായ തന്മാത്രാ യന്ത്രങ്ങളുടെ ഉള്ളടക്കത്തെ കുറച്ചുകാണുന്നത് എങ്ങനെയെന്നും msL2 പ്രോട്ടീന്റെ ഉദാഹരണം കാണിക്കുന്നു.ചെറിയ തന്മാത്രകളുടെ ഉദാഹരണം, പരാന്നഭോജികളുടെ തന്മാത്രാ ഘടനകളിലെ ഏറ്റവും സമർത്ഥമായ കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളെ നമുക്ക് എങ്ങനെ അവഗണിക്കാമെന്ന് കാണിക്കുന്നു, അത് അവർക്ക് പുതിയ ജൈവിക പ്രവർത്തനം നൽകുന്നു.
ഒരുമിച്ച് എടുത്താൽ, ഈ ഫലങ്ങൾ ഹോസ്റ്റ് നിയന്ത്രിത ജീവികളുടെ തന്മാത്രാ ഘടനകളും സ്വതന്ത്ര-ജീവിക്കുന്ന ജീവികളിലെ അവയുടെ എതിരാളികളും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ധാരണ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.തന്മാത്രാ യന്ത്രങ്ങൾ, വളരെക്കാലമായി കുറയുകയും, ജീർണിക്കുകയും, വിവിധ ദുർബലപ്പെടുത്തുന്ന മ്യൂട്ടേഷനുകൾക്ക് വിധേയമാവുകയും ചെയ്യുന്നു, പകരം വ്യവസ്ഥാപിതമായി അവഗണിക്കപ്പെട്ട അസാധാരണമായ ഘടനാപരമായ സവിശേഷതകൾ ഉള്ളതായി ഞങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.
മറുവശത്ത്, ഇ. ക്യൂനിക്കുലിയുടെ റൈബോസോമുകളിൽ നിന്ന് ഞങ്ങൾ കണ്ടെത്തിയ നോൺ-ബൾക്കി ആർആർഎൻഎ ശകലങ്ങളും സംയോജിപ്പിച്ച ശകലങ്ങളും സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, ജീവന്റെ മൂന്ന് മേഖലകളിൽ സംരക്ഷിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന അടിസ്ഥാന തന്മാത്രാ യന്ത്രങ്ങളുടെ ഭാഗങ്ങൾ പോലും മാറ്റാൻ ജീനോം കുറയ്ക്കലിന് കഴിയുമെന്ന് - ഏകദേശം 3.5 ബില്യൺ വർഷങ്ങൾക്ക് ശേഷം .ജീവിവർഗങ്ങളുടെ സ്വതന്ത്ര പരിണാമം.
എൻഡോസിംബയോട്ടിക് ബാക്ടീരിയയിലെ ആർഎൻഎ തന്മാത്രകളെക്കുറിച്ചുള്ള മുൻ പഠനങ്ങളുടെ വെളിച്ചത്തിൽ E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമുകളിലെ ബൾജ്-ഫ്രീ, ഫ്യൂസ്ഡ് rRNA ശകലങ്ങൾ പ്രത്യേക താൽപ്പര്യമുള്ളവയാണ്.ഉദാഹരണത്തിന്, മുഞ്ഞ എൻഡോസിംബിയോണ്ടായ ബുച്‌നേര അഫിഡിക്കോളയിൽ, എ+ടി കോമ്പോസിഷൻ ബയസ് കാരണം ആർആർഎൻഎ, ടിആർഎൻഎ തന്മാത്രകൾ താപനില സെൻസിറ്റീവ് ഘടനകളുള്ളതായി തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്.ആർഎൻഎയിലെ ഈ മാറ്റങ്ങളും പ്രോട്ടീൻ തന്മാത്രകളിലെ മാറ്റങ്ങളും പങ്കാളികളിൽ എൻഡോസിംബിയോണ്ടുകളുടെ അമിതമായ ആശ്രിതത്വത്തിനും 21, 23 താപം കൈമാറാൻ എൻഡോസിംബിയന്റുകളുടെ കഴിവില്ലായ്മയ്ക്കും കാരണമാകുമെന്ന് ഇപ്പോൾ കരുതപ്പെടുന്നു.പരാന്നഭോജിയായ മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ ആർആർഎൻഎയ്ക്ക് ഘടനാപരമായി വ്യത്യസ്തമായ മാറ്റങ്ങളുണ്ടെങ്കിലും, ഈ മാറ്റങ്ങളുടെ സ്വഭാവം സൂചിപ്പിക്കുന്നത് താപ സ്ഥിരത കുറയുന്നതും ചാപ്പറോൺ പ്രോട്ടീനുകളെ കൂടുതലായി ആശ്രയിക്കുന്നതും കുറഞ്ഞ ജീനോമുകളുള്ള ജീവികളിലെ ആർഎൻഎ തന്മാത്രകളുടെ പൊതുവായ സവിശേഷതകളായിരിക്കാം.
മറുവശത്ത്, പരാന്നഭോജിയായ മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയയ്ക്ക് വിശാലമായി സംരക്ഷിത ആർആർഎൻഎയെയും പ്രോട്ടീൻ ശകലങ്ങളെയും ചെറുക്കാനുള്ള അതുല്യമായ കഴിവ് വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ടെന്ന് ഞങ്ങളുടെ ഘടനകൾ കാണിക്കുന്നു, സമൃദ്ധവും എളുപ്പത്തിൽ ലഭ്യമായതുമായ ചെറിയ മെറ്റബോളിറ്റുകളെ ഡീജനറേറ്റ് ആർആർഎൻഎയുടെയും പ്രോട്ടീൻ ശകലങ്ങളുടെയും ഘടനാപരമായ അനുകരണങ്ങളായി ഉപയോഗിക്കാനുള്ള കഴിവ് വികസിപ്പിക്കുന്നു.തന്മാത്രാ ഘടനയുടെ അപചയം..rRNAയിലെ പ്രോട്ടീൻ ശകലങ്ങളുടെ നഷ്ടം നികത്തുന്ന ചെറിയ തന്മാത്രകളും E. ക്യൂനിക്കുലിയുടെ റൈബോസോമുകളും uL15, eL30 പ്രോട്ടീനുകളിലെ മൈക്രോസ്പോരിഡിയ-നിർദ്ദിഷ്ട അവശിഷ്ടങ്ങളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നു എന്ന വസ്തുത ഈ അഭിപ്രായത്തെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നു.ചെറിയ തന്മാത്രകളെ റൈബോസോമുകളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നത് പോസിറ്റീവ് സെലക്ഷന്റെ ഒരു ഉൽപന്നമായിരിക്കാമെന്നാണ് ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, അതിൽ റൈബോസോമുകളുടെ ചെറിയ തന്മാത്രകളോടുള്ള അടുപ്പം വർദ്ധിപ്പിക്കാനുള്ള കഴിവിനായി റൈബോസോമൽ പ്രോട്ടീനുകളിലെ മൈക്രോസ്പോരിഡിയ-നിർദ്ദിഷ്ട മ്യൂട്ടേഷനുകൾ തിരഞ്ഞെടുത്തു, ഇത് കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമായ റൈബോസോമൽ ജീവികളിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം.കണ്ടെത്തൽ സൂക്ഷ്മജീവ പരാന്നഭോജികളുടെ തന്മാത്രാ ഘടനയിൽ ഒരു മികച്ച നൂതനത്വം വെളിപ്പെടുത്തുന്നു, കൂടാതെ റിഡക്റ്റീവ് പരിണാമം ഉണ്ടായിട്ടും പരാന്നഭോജി തന്മാത്രാ ഘടനകൾ അവയുടെ പ്രവർത്തനം എങ്ങനെ നിലനിർത്തുന്നു എന്നതിനെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ നന്നായി മനസ്സിലാക്കുന്നു.
നിലവിൽ, ഈ ചെറിയ തന്മാത്രകളെ തിരിച്ചറിയുന്നത് അവ്യക്തമാണ്.റൈബോസോമൽ ഘടനയിൽ ഈ ചെറിയ തന്മാത്രകളുടെ രൂപം മൈക്രോസ്പോരിഡിയ സ്പീഷീസുകൾക്കിടയിൽ വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്ന് വ്യക്തമല്ല.പ്രത്യേകിച്ച്, വി. നെകാട്രിക്സിന്റെ eL20, K172 പ്രോട്ടീനുകളിൽ F170 അവശിഷ്ടങ്ങൾ ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, E. ക്യൂനിക്യുലിയുടെയും P. ലോക്കസ്റ്റേയുടെയും റൈബോസോമുകളിൽ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ബൈൻഡിംഗ് നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നത് എന്തുകൊണ്ടാണെന്ന് വ്യക്തമല്ല.ഈ ഇല്ലാതാക്കലിന് കാരണം 43 uL6 (ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ബൈൻഡിംഗ് പോക്കറ്റിനോട് ചേർന്ന് സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു), ഇത് V. നെകാട്രിക്‌സിലെ ടൈറോസിനാണ്, E. ക്യൂനിക്കുലിയിലും P. ലോക്കസ്റ്റേയിലും threonine അല്ല.സ്റ്റീറിക് ഓവർലാപ്പ് കാരണം Tyr43-ന്റെ വലിയ ആരോമാറ്റിക് സൈഡ് ചെയിൻ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ബൈൻഡിംഗിനെ തടസ്സപ്പെടുത്തും.മറ്റൊരുതരത്തിൽ, ക്രയോ-ഇഎം ഇമേജിംഗിന്റെ കുറഞ്ഞ റെസല്യൂഷൻ മൂലമാണ് പ്രത്യക്ഷമായ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ഇല്ലാതാക്കുന്നത്, ഇത് വി. നെകാട്രിക്സ് റൈബോസോമൽ ശകലങ്ങളുടെ മോഡലിംഗിനെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു.
മറുവശത്ത്, ജീനോം ശോഷണ പ്രക്രിയ ഒരു കണ്ടുപിടുത്ത ശക്തിയായിരിക്കാം എന്ന് ഞങ്ങളുടെ ജോലി സൂചിപ്പിക്കുന്നു.പ്രത്യേകിച്ചും, ഇ. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിന്റെ ഘടന സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, മൈക്രോസ്പോരിഡിയ റൈബോസോമിലെ ആർആർഎൻഎയുടെയും പ്രോട്ടീൻ ശകലങ്ങളുടെയും നഷ്ടം പരിണാമ മർദ്ദം സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ഇത് റൈബോസോമിന്റെ ഘടനയിൽ മാറ്റങ്ങൾ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നു.ഈ വകഭേദങ്ങൾ റൈബോസോമിന്റെ സജീവ സൈറ്റിൽ നിന്ന് വളരെ അകലെയാണ് സംഭവിക്കുന്നത്, കൂടാതെ rRNA കുറയുന്നത് വഴി തടസ്സപ്പെടുത്തുന്ന ഒപ്റ്റിമൽ റൈബോസോം അസംബ്ലി നിലനിർത്താൻ (അല്ലെങ്കിൽ പുനഃസ്ഥാപിക്കാൻ) സഹായിക്കുന്നു.മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയ റൈബോസോമിന്റെ ഒരു പ്രധാന കണ്ടുപിടിത്തം ജീൻ ഡ്രിഫ്റ്റ് ബഫർ ചെയ്യേണ്ടതിന്റെ ആവശ്യകതയായി പരിണമിച്ചതായി ഇത് സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
ഒരുപക്ഷേ ഇത് ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ബൈൻഡിംഗാണ് ഏറ്റവും നന്നായി ചിത്രീകരിക്കുന്നത്, ഇത് മറ്റ് ജീവജാലങ്ങളിൽ ഇതുവരെ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ല.ന്യൂക്ലിയോടൈഡ്-ബൈൻഡിംഗ് അവശിഷ്ടങ്ങൾ സാധാരണ മൈക്രോസ്‌പോരിഡിയയിലുണ്ട്, എന്നാൽ മറ്റ് യൂക്കാരിയോട്ടുകളിൽ ഇല്ല എന്ന വസ്തുത സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, ന്യൂക്ലിയോടൈഡ്-ബൈൻഡിംഗ് സൈറ്റുകൾ അപ്രത്യക്ഷമാകാൻ കാത്തിരിക്കുന്ന അവശിഷ്ടങ്ങൾ മാത്രമല്ല, അല്ലെങ്കിൽ വ്യക്തിഗത ന്യൂക്ലിയോടൈഡുകളുടെ രൂപത്തിലേക്ക് പുനഃസ്ഥാപിക്കുന്നതിനുള്ള ആർആർഎൻഎയുടെ അവസാന സൈറ്റും.പകരം, ഈ സൈറ്റ് പോസിറ്റീവ് തിരഞ്ഞെടുപ്പിന്റെ നിരവധി റൗണ്ടുകളിൽ വികസിച്ചേക്കാവുന്ന ഒരു ഉപയോഗപ്രദമായ സവിശേഷത പോലെ തോന്നുന്നു.ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ബൈൻഡിംഗ് സൈറ്റുകൾ സ്വാഭാവിക തിരഞ്ഞെടുപ്പിന്റെ ഒരു ഉപോൽപ്പന്നമായിരിക്കാം: ഒരിക്കൽ ES39L തരംതാഴ്ന്നാൽ, ES39L ന്റെ അഭാവത്തിൽ ഒപ്റ്റിമൽ റൈബോസോം ബയോജെനിസിസ് പുനഃസ്ഥാപിക്കുന്നതിന് നഷ്ടപരിഹാരം തേടാൻ മൈക്രോസ്പോരിഡിയ നിർബന്ധിതരാകുന്നു.ഈ ന്യൂക്ലിയോടൈഡിന് ES39L-ലെ A3186 ന്യൂക്ലിയോടൈഡിന്റെ തന്മാത്രാ സമ്പർക്കങ്ങളെ അനുകരിക്കാൻ കഴിയുന്നതിനാൽ, ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് തന്മാത്ര റൈബോസോമിന്റെ ഒരു ബിൽഡിംഗ് ബ്ലോക്കായി മാറുന്നു, ഇതിന്റെ ബൈൻഡിംഗ് eL30 ശ്രേണിയുടെ മ്യൂട്ടേഷൻ വഴി കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.
ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ പരാന്നഭോജികളുടെ തന്മാത്രാ പരിണാമവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട്, ഞങ്ങളുടെ പഠനം കാണിക്കുന്നത് ഡാർവിനിയൻ നാച്ചുറൽ സെലക്ഷന്റെ ശക്തികളും ജീനോം ക്ഷയത്തിന്റെ ജനിതക വ്യതിയാനവും സമാന്തരമായി പ്രവർത്തിക്കുന്നില്ല, മറിച്ച് ആന്ദോളനം ചെയ്യുന്നു എന്നാണ്.ആദ്യം, ജനിതക വ്യതിയാനം ജൈവ തന്മാത്രകളുടെ പ്രധാന സവിശേഷതകളെ ഇല്ലാതാക്കുന്നു, നഷ്ടപരിഹാരം അത്യന്താപേക്ഷിതമാക്കുന്നു.ഡാർവിനിയൻ പ്രകൃതിനിർദ്ധാരണത്തിലൂടെ പരാന്നഭോജികൾ ഈ ആവശ്യം നിറവേറ്റുമ്പോൾ മാത്രമേ അവയുടെ മാക്രോമോളിക്യൂളുകൾക്ക് അവയുടെ ഏറ്റവും ആകർഷണീയവും നൂതനവുമായ സ്വഭാവവിശേഷങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കാൻ അവസരമുണ്ടാകൂ.പ്രധാനമായി, E. ക്യൂനിക്കുലി റൈബോസോമിലെ ന്യൂക്ലിയോടൈഡ് ബൈൻഡിംഗ് സൈറ്റുകളുടെ പരിണാമം സൂചിപ്പിക്കുന്നത്, തന്മാത്രാ പരിണാമത്തിന്റെ ഈ നഷ്ടം-നേട്ട പാറ്റേൺ ഹാനികരമായ മ്യൂട്ടേഷനുകൾ മാറ്റുക മാത്രമല്ല, ചിലപ്പോൾ പരാന്നഭോജികളായ മാക്രോമോളിക്യൂളുകളിൽ പൂർണ്ണമായും പുതിയ പ്രവർത്തനങ്ങൾ നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഈ ആശയം സെവെൽ റൈറ്റിന്റെ ചലിക്കുന്ന സന്തുലിത സിദ്ധാന്തവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, പ്രകൃതിനിർദ്ധാരണത്തിന്റെ കർശനമായ സംവിധാനം51,52,53 നവീകരിക്കാനുള്ള ജീവികളുടെ കഴിവിനെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, ജനിതക വ്യതിയാനം സ്വാഭാവിക തിരഞ്ഞെടുപ്പിനെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയാണെങ്കിൽ, ഈ ഡ്രിഫ്റ്റുകൾക്ക് അവയിൽ അഡാപ്റ്റീവ് അല്ലാത്ത (അല്ലെങ്കിൽ ഹാനികരം പോലും) മാറ്റങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും, എന്നാൽ ഉയർന്ന ശാരീരികക്ഷമതയോ പുതിയ ജൈവിക പ്രവർത്തനമോ നൽകുന്ന കൂടുതൽ മാറ്റങ്ങളിലേക്ക് നയിക്കും.ഒരു ബയോമോളിക്യൂളിന്റെ മടക്കുകളും പ്രവർത്തനവും കുറയ്ക്കുന്ന അതേ തരത്തിലുള്ള മ്യൂട്ടേഷനാണ് അതിന്റെ മെച്ചപ്പെടുത്തലിനുള്ള പ്രധാന ട്രിഗറായി കാണപ്പെടുന്നതെന്ന് ചിത്രീകരിച്ചുകൊണ്ട് ഞങ്ങളുടെ ചട്ടക്കൂട് ഈ ആശയത്തെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നു.വിൻ-വിൻ പരിണാമ മാതൃകയ്ക്ക് അനുസൃതമായി, ഞങ്ങളുടെ പഠനം കാണിക്കുന്നത്, പരമ്പരാഗതമായി ഒരു അപചയ പ്രക്രിയയായി കാണുന്ന ജീനോം ശോഷണം, നവീകരണത്തിന്റെ ഒരു പ്രധാന ചാലകമാണ്, ചിലപ്പോൾ ചിലപ്പോൾ പലപ്പോഴും മാക്രോമോളിക്യൂളുകളെ പുതിയ പരാദ പ്രവർത്തനങ്ങൾ സ്വന്തമാക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു.അവ ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയും.