Nature.com වෙත පිවිසීම ගැන ඔබට ස්තූතියි. ඔබ භාවිතා කරන බ්‍රව්සර් අනුවාදයේ සීමිත CSS සහාය ඇත. හොඳම අත්දැකීම සඳහා, යාවත්කාලීන කළ බ්‍රව්සරයක් භාවිතා කරන ලෙස අපි නිර්දේශ කරමු (නැතහොත් Internet Explorer හි අනුකූලතා මාදිලිය අක්‍රීය කරන්න). මේ අතරතුර, අඛණ්ඩ සහාය සහතික කිරීම සඳහා, අපි වෙබ් අඩවිය විලාස සහ JavaScript නොමැතිව විදැහුම් කරන්නෙමු.
ක්ෂුද්‍රජීවී පරපෝෂිතයන්ගේ පරිණාමයට පරපෝෂිතයන් වැඩිදියුණු වීමට හේතු වන ස්වභාවික වරණය සහ පරපෝෂිතයන් ජාන අහිමි කර හානිකර විකෘති රැස් කිරීමට හේතු වන ජානමය ප්ලාවිතය අතර ප්‍රතික්‍රියාවක් ඇතුළත් වේ. මෙහිදී, තනි සාර්ව අණුක පරිමාණයෙන් මෙම ප්‍රතික්‍රියාව සිදුවන ආකාරය තේරුම් ගැනීම සඳහා, ස්වභාවධර්මයේ කුඩාම ජෙනෝමයක් සහිත යුකැරියෝටික් ජීවියෙකු වන එන්සෙෆලිටොසූන් කූනිකුලි හි රයිබසෝමයේ ක්‍රියෝ-ඊඑම් ව්‍යුහය අපි විස්තර කරමු. E. කුනිකුලි රයිබසෝමවල rRNA හි අධික අඩුවීම, පෙර නොදන්නා විලයනය වූ rRNA සම්බන්ධක සහ rRNA ඉදිමීමකින් තොරව පරිණාමය වීම වැනි පෙර නොවූ විරූ ව්‍යුහාත්මක වෙනස්කම් සමඟ සිදු වේ. ඊට අමතරව, E. කුනිකුලි රයිබසෝම, දිරාපත් වූ rRNA කොටස් සහ ප්‍රෝටීන වල ව්‍යුහාත්මක අනුකරණයන් ලෙස කුඩා අණු භාවිතා කිරීමේ හැකියාව වර්ධනය කිරීමෙන් rRNA කොටස් සහ ප්‍රෝටීන අහිමි වීමෙන් බේරුණි. සමස්තයක් වශයෙන්, දිගු කලක් තිස්සේ අඩු කරන ලද, පරිහානියට පත් වූ සහ දුර්වල කරන විකෘති වලට යටත් වන බවට සැලකෙන අණුක ව්‍යුහයන්ට අධික අණුක හැකිලීම් තිබියදීත් ඒවා ක්‍රියාකාරීව තබා ගන්නා වන්දි යාන්ත්‍රණ ගණනාවක් ඇති බව අපි පෙන්වමු.
බොහෝ ක්ෂුද්‍රජීවී පරපෝෂිත කණ්ඩායම් වලට ඔවුන්ගේ ධාරකයන් සූරාකෑම සඳහා අනන්‍ය අණුක මෙවලම් ඇති බැවින්, අපට බොහෝ විට විවිධ පරපෝෂිත කාණ්ඩ සඳහා විවිධ චිකිත්සක ක්‍රම සංවර්ධනය කිරීමට සිදුවේ1,2. කෙසේ වෙතත්, නව සාක්ෂිවලින් පෙනී යන්නේ පරපෝෂිත පරිණාමයේ සමහර අංශ අභිසාරී සහ බොහෝ දුරට පුරෝකථනය කළ හැකි බවයි, එය ක්ෂුද්‍රජීවී පරපෝෂිතයන් තුළ පුළුල් චිකිත්සක මැදිහත්වීම් සඳහා විභව පදනමක් පෙන්නුම් කරයි3,4,5,6,7,8,9.
පෙර කෘතීන් මගින් ක්ෂුද්‍රජීවී පරපෝෂිතයන් තුළ ජෙනෝම අඩු කිරීම හෝ ජෙනෝම ක්ෂය වීම ලෙස හැඳින්වෙන පොදු පරිණාමීය ප්‍රවණතාවක් හඳුනාගෙන ඇත. වර්තමාන පර්යේෂණවලින් පෙනී යන්නේ ක්ෂුද්‍ර ජීවීන් ඔවුන්ගේ නිදහස් ජීවන රටාව අතහැර අන්තර් සෛලීය පරපෝෂිතයන් (හෝ එන්ඩොසිම්බියන්ට්) බවට පත් වූ විට, ඔවුන්ගේ ජෙනෝම වසර මිලියන ගණනක් පුරා මන්දගාමී නමුත් විශ්මයජනක පරිවෘත්තීය ක්‍රියාවලියකට භාජනය වන බවයි9,11. ජෙනෝම ක්ෂය වීම ලෙස හැඳින්වෙන ක්‍රියාවලියකදී, ක්ෂුද්‍රජීවී පරපෝෂිතයන් හානිකර විකෘති රැස් කරන අතර එමඟින් කලින් වැදගත් වූ බොහෝ ජාන ව්‍යාජ ජාන බවට පත් වන අතර එය ක්‍රමයෙන් ජාන නැතිවීමට සහ විකෘති බිඳවැටීමට හේතු වේ14,15. මෙම බිඳවැටීම සමීපව සම්බන්ධ නිදහස්-ජීවී විශේෂ හා සසඳන විට පැරණිතම අන්තර් සෛලීය ජීවීන්ගේ ජානවලින් 95% ක් දක්වා විනාශ කළ හැකිය. මේ අනුව, අන්තර් සෛලීය පරපෝෂිතයන්ගේ පරිණාමය ප්‍රතිවිරුද්ධ බලවේග දෙකක් අතර කඹ ඇදිල්ලකි: ඩාවින්ගේ ස්වාභාවික වරණය, පරපෝෂිතයන් වැඩිදියුණු කිරීමට සහ ජෙනෝම බිඳවැටීම, පරපෝෂිතයන් අමතක වීමට විසි කරයි. මෙම කඹ ඇදිල්ලෙන් මතු වී එහි අණුක ව්‍යුහයේ ක්‍රියාකාරිත්වය රඳවා ගැනීමට පරපෝෂිතයා සමත් වූයේ කෙසේද යන්න තවමත් පැහැදිලි නැත.
ජෙනෝම ක්ෂය වීමේ යාන්ත්‍රණය සම්පූර්ණයෙන් වටහාගෙන නොමැති වුවද, එය ප්‍රධාන වශයෙන් සිදුවන්නේ නිරන්තර ජානමය ප්‍රවාහය නිසා බව පෙනේ. පරපෝෂිතයන් කුඩා, අලිංගික සහ ජානමය වශයෙන් සීමිත ජනගහනයක ජීවත් වන බැවින්, DNA ප්‍රතිවර්තනයේදී සමහර විට සිදුවන හානිකර විකෘති ඵලදායී ලෙස ඉවත් කිරීමට ඔවුන්ට නොහැකිය. මෙය ආපසු හැරවිය නොහැකි හානිකර විකෘති සමුච්චය වීමට සහ පරපෝෂිත ජෙනෝමය අඩු කිරීමට හේතු වේ. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, පරපෝෂිතයාට අන්තර් සෛලීය පරිසරය තුළ තවදුරටත් එහි පැවැත්ම සඳහා අවශ්‍ය නොවන ජාන අහිමි වනවා පමණක් නොව. පරපෝෂිත ජනගහනයට ඔවුන්ගේ වැදගත්ම ජාන ඇතුළුව ජෙනෝමය පුරා මෙම විකෘති සමුච්චය වීමට හේතු වන වරින් වර සිදුවන හානිකර විකෘති ඵලදායී ලෙස ඉවත් කිරීමට නොහැකි වීමයි.
ජෙනෝම අඩු කිරීම පිළිබඳ අපගේ වර්තමාන අවබෝධයෙන් වැඩි කොටසක් පදනම් වී ඇත්තේ ජෙනෝම අනුපිළිවෙල සංසන්දනය කිරීම මත පමණක් වන අතර, ගෘහ පාලන කාර්යයන් ඉටු කරන සහ විභව ඖෂධ ඉලක්ක ලෙස සේවය කරන සැබෑ අණු වල වෙනස්කම් කෙරෙහි අඩු අවධානයක් යොමු කරයි. සංසන්දනාත්මක අධ්‍යයනයන් පෙන්වා දී ඇත්තේ හානිකර අන්තර් සෛලීය ක්ෂුද්‍රජීවී විකෘතිවල බර ප්‍රෝටීන සහ න්‍යෂ්ටික අම්ල වැරදි ලෙස නැවීමට සහ එකතු කිරීමට නැඹුරු වන බවත්, ඒවා වඩාත් චැපරෝන් මත යැපෙන සහ තාපයට අධි සංවේදී කරන බවත්ය. ඊට අමතරව, විවිධ පරපෝෂිතයන් - සමහර විට වසර බිලියන 2.5 ක් තරම් දුරින් වෙන් කරන ලද ස්වාධීන පරිණාමය - ඒවායේ ප්‍රෝටීන් සංස්ලේෂණයේ ගුණාත්මක පාලන මධ්‍යස්ථානවල සමාන අලාභයක් අත්විඳ ඇත. 6 සහ DNA අලුත්වැඩියා යාන්ත්‍රණ 24. කෙසේ වෙතත්, හානිකර විකෘති වැඩි වන බරකට අණුක අනුවර්තනය ඇතුළුව, සෛලීය සාර්ව අණු වල අනෙකුත් සියලුම ගුණාංග කෙරෙහි අන්තර් සෛලීය ජීවන රටාවේ බලපෑම ගැන එතරම් දැනුමක් නැත.
මෙම කාර්යයේදී, අන්තර් සෛලීය ක්ෂුද්‍ර ජීවීන්ගේ ප්‍රෝටීන සහ න්‍යෂ්ටික අම්ල පරිණාමය වඩා හොඳින් අවබෝධ කර ගැනීම සඳහා, අපි අන්තර් සෛලීය පරපෝෂිත එන්සෙෆලිටොසෝන් කුනිකුලි වල රයිබසෝමවල ව්‍යුහය තීරණය කළෙමු. E. කුනිකුලි යනු අසාමාන්‍ය ලෙස කුඩා යුකැරියෝටික් ජෙනෝම ඇති පරපෝෂිත ක්ෂුද්‍ර ස්පෝරිඩියා කාණ්ඩයකට අයත් දිලීර වැනි ජීවියෙකි, එබැවින් ජෙනෝම ක්ෂය වීම අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා ආදර්ශ ජීවීන් ලෙස භාවිතා කරයි25,26,27,28,29,30. මෑතකදී, මයික්‍රොස්පෝරිඩියා, පැරනෝසෙමා ලොකූස්ටේ සහ වයිරිමෝර්ෆා නෙකැට්‍රික්ස්31,32 (~3.2 Mb ජෙනෝමය) මධ්‍යස්ථව අඩු කරන ලද ජෙනෝම සඳහා ක්‍රියෝ-ඊඑම් රයිබසෝම ව්‍යුහය තීරණය කරන ලදී. මෙම ව්‍යුහයන් යෝජනා කරන්නේ අසල්වැසි රයිබසෝම ප්‍රෝටීන අතර නව සම්බන්ධතා වර්ධනය කිරීම හෝ නව msL131,32 රයිබසෝම ප්‍රෝටීන අත්පත් කර ගැනීම මගින් rRNA විස්තාරණයේ යම් අලාභයක් වන්දි ලබා දෙන බවයි. එන්සෙෆලිටොසෝන් විශේෂය (ජානමය ~ මිලියන 2.5 bp), ඔවුන්ගේ සමීපතම ඥාතියෙකු වන ඕර්ඩොස්පෝරා සමඟ, යුකැරියෝට් වල ජෙනෝම අඩු කිරීමේ අවසාන මට්ටම පෙන්නුම් කරයි - ඒවාට ප්‍රෝටීන්-කේතීකරණ ජාන 2000 කට වඩා අඩු ප්‍රමාණයක් ඇති අතර, ඒවායේ රයිබසෝම rRNA ප්‍රසාරණ කොටස් වලින් තොර වීම පමණක් නොව (බැක්ටීරියා රයිබසෝම වලින් යුකැරියෝටික් රයිබසෝම වෙන්කර හඳුනා ගන්නා rRNA කොටස්) E. කුනිකුලි ජෙනෝමයේ සමජාතීය නොමැතිකම නිසා රයිබසෝම ප්‍රෝටීන හතරක් ද ඇති බව අපේක්ෂා කෙරේ. එබැවින්, E. කුනිකුලි රයිබසෝමයට ජෙනෝම ක්ෂය වීමට අණුක අනුවර්තනය සඳහා කලින් නොදන්නා උපාය මාර්ග හෙළි කළ හැකි බව අපි නිගමනය කළෙමු.
අපගේ ක්‍රියෝ-ඊඑම් ව්‍යුහය සංලක්ෂිත කුඩාම යුකැරියෝටික් සයිටොප්ලාස්මික් රයිබසෝමය නියෝජනය කරන අතර ජෙනෝම අඩු කිරීමේ අවසාන මට්ටම සෛලයට අත්‍යවශ්‍ය වන අණුක යන්ත්‍රෝපකරණවල ව්‍යුහය, එකලස් කිරීම සහ පරිණාමය කෙරෙහි බලපාන ආකාරය පිළිබඳ අවබෝධයක් ලබා දෙයි. ඊ. කුනිකුලි රයිබසෝමය RNA නැමීමේ සහ රයිබසෝම එකලස් කිරීමේ පුළුල් ලෙස සංරක්ෂණය කර ඇති මූලධර්ම බොහොමයක් උල්ලංඝනය කරන බව අපි සොයා ගත් අතර, කලින් නොදන්නා රයිබසෝම ප්‍රෝටීනයක් සොයා ගත්තෙමු. තරමක් අනපේක්ෂිත ලෙස, මයික්‍රොස්පෝරිඩියා රයිබසෝම කුඩා අණු බන්ධනය කිරීමේ හැකියාව පරිණාමය කර ඇති බව අපි පෙන්වන අතර, rRNA සහ ප්‍රෝටීන වල කප්පාදු කිරීම් අවසානයේ රයිබසෝමයට ප්‍රයෝජනවත් ගුණාංග ලබා දිය හැකි පරිණාමීය නවෝත්පාදනයන් අවුලුවන බව උපකල්පනය කරමු.
අන්තර් සෛලීය ජීවීන් තුළ ප්‍රෝටීන සහ න්‍යෂ්ටික අම්ල පරිණාමය පිළිබඳ අපගේ අවබෝධය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා, ආසාදිත ක්ෂීරපායී සෛලවල සංස්කෘතීන්ගෙන් E. කුනිකුලි බීජාණු හුදකලා කිරීමට අපි තීරණය කළෙමු, එමඟින් ඒවායේ රයිබසෝම පිරිසිදු කර මෙම රයිබසෝමවල ව්‍යුහය තීරණය කළ හැකිය. මයික්‍රොස්පෝරිඩියා පෝෂක මාධ්‍යයක වගා කළ නොහැකි බැවින් පරපෝෂිත මයික්‍රොස්පෝරිඩියා විශාල සංඛ්‍යාවක් ලබා ගැනීම දුෂ්කර ය. ඒ වෙනුවට, ඒවා වර්ධනය වී ප්‍රජනනය කරන්නේ ධාරක සෛලය තුළ පමණි. එබැවින්, රයිබසෝම පිරිසිදු කිරීම සඳහා E. කුනිකුලි ජෛව ස්කන්ධය ලබා ගැනීම සඳහා, අපි ක්ෂීරපායී වකුගඩු සෛල රේඛාව RK13 E. කුනිකුලි බීජාණු වලින් ආසාදනය කර E. කුනිකුලි වර්ධනය වීමට සහ ගුණ කිරීමට ඉඩ සලසන පරිදි සති කිහිපයක් මෙම ආසාදිත සෛල වගා කළෙමු. වර්ග මීටර භාගයක පමණ ආසාදිත සෛල ඒක ස්ථරයක් භාවිතා කරමින්, මයික්‍රොස්පෝරිඩියා බීජාණු මිලිග්‍රෑම් 300 ක් පමණ පිරිසිදු කර රයිබසෝම හුදකලා කිරීමට අපට හැකි විය. ඉන්පසු අපි වීදුරු පබළු සමඟ පිරිසිදු කළ බීජාණු කඩා දැමූ අතර ලයිසේට් වල පියවරෙන් පියවර පොලිඑතිලීන් ග්ලයිකෝල් භාගීකරණය භාවිතයෙන් අමු රයිබසෝම හුදකලා කළෙමු. මෙමගින් අපට ව්‍යුහාත්මක විශ්ලේෂණය සඳහා අමු E. කුනිකුලි රයිබසෝම 300 µg පමණ ලබා ගැනීමට හැකි විය.
ඉන්පසු අපි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබුණු රයිබසෝම සාම්පල භාවිතයෙන් ක්‍රියෝ-ඊඑම් රූප එකතු කර විශාල රයිබසෝම උප ඒකකය, කුඩා උප ඒකකය හිස සහ කුඩා උප ඒකකයට අනුරූප වෙස් මුහුණු භාවිතයෙන් මෙම රූප සකස් කළෙමු. මෙම ක්‍රියාවලිය අතරතුර, අපි රයිබසෝම අංශු 108,000 ක පමණ රූප සහ 2.7 Å විභේදනයක් සහිත ක්‍රියෝ-ඊඑම් රූප ගණනය කළෙමු (පරිපූරක රූප 1-3). ඉන්පසු අපි E. කුනිකුලි රයිබසෝම සමඟ සම්බන්ධ වූ rRNA, රයිබසෝම ප්‍රෝටීන් සහ ශිශිරතාරක සාධකය Mdf1 ආකෘතිකරණය කිරීමට ක්‍රියෝඊඑම් රූප භාවිතා කළෙමු (රූපය 1a, b).
a ශිශිරතාරක සාධකය Mdf1 (pdb id 7QEP) සමඟ සංකීර්ණ වූ E. කුනිකුලි රයිබසෝමයේ ව්‍යුහය. b E. කුනිකුලි රයිබසෝම සමඟ සම්බන්ධිත ශිශිරතාරක සාධකය Mdf1 හි සිතියම. c මයික්‍රොස්පොරිඩියානු විශේෂවල ප්‍රතිසාධනය කරන ලද rRNA දන්නා රයිබසෝම ව්‍යුහයන්ට සංසන්දනය කරන ද්විතියික ව්‍යුහ සිතියම. විකේතන අඩවිය (DC), සාර්සිනිසින් ලූපය (SRL) සහ පෙප්ටයිඩයිල් ට්‍රාන්ස්ෆරේස් මධ්‍යස්ථානය (PTC) ඇතුළුව විස්තාරිත rRNA කොටස් (ES) සහ රයිබසෝම ක්‍රියාකාරී ස්ථානවල පිහිටීම පැනල් මඟින් පෙන්වයි. d E. කුනිකුලි රයිබසෝමයේ පෙප්ටයිඩයිල් ට්‍රාන්ස්ෆරේස් මධ්‍යස්ථානයට අනුරූප වන ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වය යෝජනා කරන්නේ මෙම උත්ප්‍රේරක අඩවියට E. කුනිකුලි පරපෝෂිතයා සහ එහි ධාරකයන් තුළ එකම ව්‍යුහයක් ඇති බවයි, H. සේපියන්ස් ඇතුළුව. e, f විකේතන මධ්‍යස්ථානයේ (e) අනුරූප ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වය සහ විකේතන මධ්‍යස්ථානයේ (f) ක්‍රමානුරූප ව්‍යුහය පෙන්නුම් කරන්නේ E. කුනිකුලි හි අනෙකුත් බොහෝ යුකැරියෝට් වල A1491 (E. coli අංකනය) වෙනුවට U1491 අපද්‍රව්‍ය ඇති බවයි. මෙම වෙනස පෙන්නුම් කරන්නේ E. කුනිකුලි මෙම ක්‍රියාකාරී ස්ථානය ඉලක්ක කරගත් ප්‍රතිජීවක වලට සංවේදී විය හැකි බවයි.
V. necatrix සහ P. locustae රයිබසෝමවල කලින් ස්ථාපිත ව්‍යුහයන්ට ප්‍රතිවිරුද්ධව (ව්‍යුහයන් දෙකම එකම මයික්‍රොස්පෝරිඩියා පවුලක් වන Nosematidae නියෝජනය කරන අතර එකිනෙකට බෙහෙවින් සමාන වේ), 31,32 E. cuniculi රයිබසෝම rRNA සහ ප්‍රෝටීන් ඛණ්ඩනය කිරීමේ බොහෝ ක්‍රියාවලීන්ට භාජනය වේ. තවදුරටත් denaturation (පරිපූරක රූප 4-6). rRNA හි, වඩාත්ම කැපී පෙනෙන වෙනස්කම් අතරට විස්තාරණය කරන ලද 25S rRNA කොටස ES12L සම්පූර්ණයෙන් නැතිවීම සහ h39, h41 සහ H18 හෙලිකවල අර්ධ වශයෙන් පරිහානිය ඇතුළත් වේ (රූපය 1c, පරිපූරක රූපය 4). රයිබසෝම ප්‍රෝටීන අතර, වඩාත්ම කැපී පෙනෙන වෙනස්කම් අතරට eS30 ප්‍රෝටීනයේ සම්පූර්ණ අලාභය සහ eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17 සහ eS7 ප්‍රෝටීන කෙටි කිරීම ඇතුළත් වේ (පරිපූරක රූප 4, 5).
මේ අනුව, එන්සෙෆලොටොසූන්/ඕර්ඩොස්පෝරා විශේෂවල ජෙනෝමවල අධික අඩුවීම ඒවායේ රයිබසෝම ව්‍යුහයෙන් පිළිබිඹු වේ: ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණ වලට යටත්ව යුකැරියෝටික් සයිටොප්ලාස්මික් රයිබසෝමවල ප්‍රෝටීන් අන්තර්ගතයේ වඩාත්ම නාටකාකාර අලාභය E. කුනිකුලි රයිබසෝම අත්විඳින අතර, යුකැරියෝට් වල පමණක් නොව, ජීවිතයේ වසම් තුනෙහි ද බහුලව සංරක්ෂණය කර ඇති එම rRNA සහ ප්‍රෝටීන් කොටස් පවා ඒවායේ නොමැත. E. කුනිකුලි රයිබසෝමයේ ව්‍යුහය මෙම වෙනස්කම් සඳහා පළමු අණුක ආකෘතිය සපයන අතර සංසන්දනාත්මක ජෙනෝමික්ස් සහ අන්තර් සෛලීය ජෛව අණුක ව්‍යුහය පිළිබඳ අධ්‍යයනයන් මගින් නොසලකා හරින ලද පරිණාමීය සිදුවීම් හෙළි කරයි (පරිපූරක රූපය 7). පහතින්, අපි මෙම එක් එක් සිදුවීම් ඒවායේ විය හැකි පරිණාමීය සම්භවය සහ රයිබසෝම ක්‍රියාකාරිත්වයට ඇති විය හැකි බලපෑම සමඟ විස්තර කරමු.
එවිට අපට පෙනී ගියේ, විශාල rRNA කප්පාදුවලට අමතරව, E. cuniculi ribosomes ඒවායේ ක්‍රියාකාරී අඩවි වලින් එකක rRNA වෙනස්කම් ඇති බවයි. E. cuniculi ribosome හි පෙප්ටයිඩයිල් ට්‍රාන්ස්ෆෙරේස් මධ්‍යස්ථානය අනෙකුත් යුකැරියෝටික් රයිබසෝම හා සමාන ව්‍යුහයක් ඇතත් (රූපය 1d), නියුක්ලියෝටයිඩ 1491 හි අනුක්‍රමික විචලනය හේතුවෙන් විකේතන මධ්‍යස්ථානය වෙනස් වේ (E. coli අංකනය, රූපය 1e, f). යුකැරියෝටික් රයිබසෝමවල විකේතන ස්ථානයේ සාමාන්‍යයෙන් බැක්ටීරියා වර්ගයේ අපද්‍රව්‍ය A1408 සහ G1491 හා සසඳන විට G1408 සහ A1491 අපද්‍රව්‍ය අඩංගු වන බැවින් මෙම නිරීක්ෂණය වැදගත් වේ. මෙම විචලනය රයිබසෝම ප්‍රතිජීවකවල ඇමයිනොග්ලිකොසයිඩ් පවුලට සහ විකේතන ස්ථානය ඉලක්ක කරන අනෙකුත් කුඩා අණු වලට බැක්ටීරියා සහ යුකැරියෝටික් රයිබසෝමවල විවිධ සංවේදීතාවයට යටින් පවතී. E. cuniculi ribosome හි විකේතන ස්ථානයේ, A1491 අවශේෂ U1491 සමඟ ප්‍රතිස්ථාපනය කරන ලද අතර, මෙම ක්‍රියාකාරී අඩවිය ඉලක්ක කරගත් කුඩා අණු සඳහා අද්විතීය බන්ධන අතුරු මුහුණතක් නිර්මාණය කළ හැකිය. එම A14901 ප්‍රභේදය P. locustae සහ V. necatrix වැනි අනෙකුත් microsporidia වලද දක්නට ලැබෙන අතර, එය microsporidia විශේෂ අතර බහුලව දක්නට ලැබෙන බව යෝජනා කරයි (රූපය 1f).
අපගේ E. කුනිකුලි රයිබසෝම සාම්පල පරිවෘත්තීයව අක්‍රිය බීජාණු වලින් හුදකලා කර ඇති නිසා, ආතතිය හෝ කුසගින්න තත්වයන් යටතේ කලින් විස්තර කරන ලද රයිබසෝම බන්ධනය සඳහා අපි E. කුනිකුලි හි ක්‍රියෝ-EM සිතියම පරීක්ෂා කළෙමු. ශිශිරතාරක සාධක 31,32,36,37, 38. අපි ශිශිරතාරක රයිබසෝමයේ කලින් ස්ථාපිත ව්‍යුහය E. කුනිකුලි රයිබසෝමයේ ක්‍රියෝ-EM සිතියම සමඟ ගැලපුවෙමු. ඩොකින් කිරීම සඳහා, S. සෙරෙවිසියා රයිබසෝම ශිශිරතාරක සාධකය Stm138 සමඟ සංකීර්ණව, Lso232 සාධකය සමඟ සංකීර්ණව සහ Mdf1 සහ Mdf231 සාධක සමඟ සංකීර්ණව V. නෙකැට්‍රික්ස් රයිබසෝම භාවිතා කරන ලදී. ඒ සමඟම, ඉතිරි සාධකය Mdf1 ට අනුරූප වන ක්‍රියෝ-EM ඝනත්වය අපට හමු විය. Mdf1, V. necatrix රයිබසෝමයට බන්ධනය වනවාට සමානව, Mdf1, E. cuniculi රයිබසෝමයට ද බන්ධනය වේ, එහිදී එය රයිබසෝමයේ E අඩවිය අවහිර කරයි, ශරීර අක්‍රියතාවයෙන් පසු පරපෝෂිත බීජාණු පරිවෘත්තීයව අක්‍රිය වූ විට රයිබසෝම ලබා ගැනීමට උපකාරී විය හැකිය (රූපය 2).
Mdf1 රයිබසෝමයේ E අඩවිය අවහිර කරයි, එය පරපෝෂිත බීජාණු පරිවෘත්තීයව අක්‍රිය වූ විට රයිබසෝමය අක්‍රිය කිරීමට උපකාරී වන බව පෙනේ. E. කුනිකුලි රයිබසෝමයේ ව්‍යුහය තුළ, Mdf1 ප්‍රෝටීන් සංස්ලේෂණය අතරතුර රයිබසෝමයෙන් ඩිසයිලේටඩ් tRNA මුදා හැරීමට පහසුකම් සපයන රයිබසෝමයේ කොටස වන L1 රයිබසෝම කඳ සමඟ කලින් නොදන්නා සම්බන්ධතාවයක් ඇති කරන බව අපට පෙනී ගියේය. මෙම සම්බන්ධතා වලින් පෙනී යන්නේ ඩිසයිලේටඩ් tRNA මෙන් එකම යාන්ත්‍රණය භාවිතා කරමින් Mdf1 රයිබසෝමයෙන් විඝටනය වන බවත්, ප්‍රෝටීන් සංස්ලේෂණය නැවත සක්‍රිය කිරීම සඳහා රයිබසෝමය Mdf1 ඉවත් කරන ආකාරය සඳහා විය හැකි පැහැදිලි කිරීමක් සපයන බවත්ය.
කෙසේ වෙතත්, අපගේ ව්‍යුහය Mdf1 සහ L1 රයිබසෝම කකුල අතර නොදන්නා සම්බන්ධතාවයක් අනාවරණය කළේය (ප්‍රෝටීන් සංස්ලේෂණය අතරතුර රයිබසෝමයෙන් ඩිඒසිලේටඩ් tRNA මුදා හැරීමට උපකාරී වන රයිබසෝමයේ කොටස). විශේෂයෙන්, Mdf1 ඩිඒසිලේටඩ් tRNA අණුවේ වැලමිට කොටසට සමාන සම්බන්ධතා භාවිතා කරයි (රූපය 2). කලින් නොදන්නා මෙම අණුක ආකෘති නිර්මාණයෙන් පෙන්නුම් කළේ ඩිඒසිලේටඩ් tRNA හා සමාන යාන්ත්‍රණයක් භාවිතා කරමින් Mdf1 රයිබසෝමයෙන් විඝටනය වන බවයි, එමඟින් ප්‍රෝටීන් සංස්ලේෂණය නැවත සක්‍රිය කිරීම සඳහා රයිබසෝමය මෙම ශිශිරතාරක සාධකය ඉවත් කරන ආකාරය පැහැදිලි කරයි.
rRNA ආකෘතිය ගොඩනඟන විට, E. කුනිකුලි රයිබසෝමයේ අසාමාන්‍ය ලෙස නැමුණු rRNA කොටස් ඇති බව අපට පෙනී ගිය අතර, එය අපි විලයනය වූ rRNA ලෙස හැඳින්වුවෙමු (රූපය 3). ජීවයේ වසම් තුන පුරා විහිදෙන රයිබසෝමවල, rRNA බොහෝ rRNA භෂ්ම එක්කෝ පාදක යුගලයක් සහ එකිනෙක නැමෙන හෝ රයිබසෝම ප්‍රෝටීන සමඟ අන්තර් ක්‍රියා කරන ව්‍යුහයන් බවට නැමෙයි38,39,40. කෙසේ වෙතත්, E. කුනිකුලි රයිබසෝමවල, rRNA ඒවායේ හෙලික කිහිපයක් දිග හැරුණු rRNA කලාප බවට පරිවර්තනය කිරීමෙන් මෙම නැමීමේ මූලධර්මය උල්ලංඝනය කරන බව පෙනේ.
S. cerevisiae, V. necatrix සහ E. cuniculi වල H18 25S rRNA හෙලික්සයේ ව්‍යුහය. සාමාන්‍යයෙන්, ජීව වසම් තුන පුරා විහිදෙන රයිබසෝම වලදී, මෙම සම්බන්ධකය අපද්‍රව්‍ය 24 සිට 34 දක්වා අඩංගු RNA හෙලික්සයකට දඟර යයි. මයික්‍රොස්පෝරිඩියා හි, ඊට වෙනස්ව, මෙම rRNA සම්බන්ධකය ක්‍රමයෙන් අවශේෂ 12 ක් පමණක් අඩංගු තනි-කෙඳි සහිත යූරිඩින්-පොහොසත් සම්බන්ධක දෙකකට අඩු වේ. මෙම අපද්‍රව්‍ය බොහොමයක් ද්‍රාවකවලට නිරාවරණය වේ. රූපයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ පරපෝෂිත මයික්‍රොස්පෝරිඩියා rRNA නැමීමේ පොදු මූලධර්ම උල්ලංඝනය කරන බවයි, එහිදී rRNA භෂ්ම සාමාන්‍යයෙන් වෙනත් භෂ්ම සමඟ සම්බන්ධ කර හෝ rRNA-ප්‍රෝටීන් අන්තර්ක්‍රියා වලට සම්බන්ධ වේ. මයික්‍රොස්පෝරිඩියා හි, සමහර rRNA කොටස් අහිතකර ගුණයක් ලබා ගනී, එහිදී පෙර rRNA හෙලික්ස් සරල රේඛාවක පාහේ දිගු වූ තනි-කෙඳි සහිත කැබැල්ලක් බවට පත්වේ. මෙම අසාමාන්‍ය කලාපවල පැවැත්ම microsporidia rRNA අවම RNA භෂ්ම සංඛ්‍යාවක් භාවිතා කරමින් දුරස්ථ rRNA කොටස් බන්ධනය කිරීමට ඉඩ සලසයි.
මෙම පරිණාමීය සංක්‍රාන්තියේ වඩාත්ම කැපී පෙනෙන උදාහරණය H18 25S rRNA හෙලික්සයෙන් නිරීක්ෂණය කළ හැකිය (රූපය 3). E. coli සිට මිනිසුන් දක්වා වූ විශේෂවල, මෙම rRNA හෙලික්සයේ භෂ්මවල නියුක්ලියෝටයිඩ 24-32 ක් අඩංගු වන අතර එය තරමක් අක්‍රමවත් හෙලික්සයක් සාදයි. V. necatrix සහ P. locustae වෙතින් කලින් හඳුනාගත් රයිබසෝම ව්‍යුහයන්හිදී, 31,32 H18 හෙලික්සයේ භෂ්ම අර්ධ වශයෙන් නොකැඩූ නමුත් නියුක්ලියෝටයිඩ භෂ්ම යුගලනය සංරක්ෂණය කර ඇත. කෙසේ වෙතත්, E. cuniculi හි මෙම rRNA කොටස කෙටිම සම්බන්ධක 228UUUGU232 සහ 301UUUUUUUU307 බවට පත්වේ. සාමාන්‍ය rRNA කොටස් මෙන් නොව, මෙම යූරිඩින් බහුල සම්බන්ධක රයිබසෝම ප්‍රෝටීන සමඟ දඟර හෝ පුළුල් සම්බන්ධතා ඇති නොකරයි. ඒ වෙනුවට, ඔවුන් ද්‍රාවක-විවෘත සහ සම්පූර්ණයෙන්ම දිග හැරුණු ව්‍යුහයන් භාවිතා කරයි, එහිදී rRNA කෙඳි පාහේ කෙළින්ම දිගු වේ. මෙම දිගු කරන ලද අනුකූලතාවයෙන් පැහැදිලි වන්නේ E. කුනිකුලි H16 සහ H18 rRNA හෙලික අතර 33 Å පරතරය පිරවීම සඳහා RNA භෂ්ම 12 ක් පමණක් භාවිතා කරන ආකාරයයි, අනෙක් විශේෂයන්ට පරතරය පිරවීම සඳහා අවම වශයෙන් දෙගුණයක් rRNA භෂ්ම අවශ්‍ය වේ.
මේ අනුව, ජවසම්පන්න ලෙස අහිතකර නැමීම හරහා, පරපෝෂිත මයික්‍රොස්පෝරිඩියා ජීවයේ වසම් තුනෙහි විශේෂ හරහා පුළුල් ලෙස සංරක්ෂණය කර ඇති එම rRNA කොටස් පවා හැකිලීමට උපාය මාර්ගයක් වර්ධනය කර ඇති බව අපට පෙන්නුම් කළ හැකිය. පෙනෙන විදිහට, rRNA හෙලිකොප්ටර් කෙටි පොලි-U සම්බන්ධක බවට පරිවර්තනය කරන විකෘති සමුච්චය කිරීමෙන්, E. කුනිකුලි දුරස්ථ rRNA කොටස් බන්ධනය කිරීම සඳහා හැකි තරම් නියුක්ලියෝටයිඩ අඩංගු අසාමාන්‍ය rRNA කොටස් සෑදිය හැකිය. මයික්‍රොස්පෝරිඩියා ඒවායේ ව්‍යුහාත්මක සහ ක්‍රියාකාරී අඛණ්ඩතාව නැති නොකර ඒවායේ මූලික අණුක ව්‍යුහයේ නාටකාකාර අඩුවීමක් ලබා ගත් ආකාරය පැහැදිලි කිරීමට මෙය උපකාරී වේ.
E. cuniculi rRNA හි තවත් අසාමාන්‍ය ලක්ෂණයක් වන්නේ ඝනකම් නොමැතිව rRNA පෙනුමයි (රූපය 4). බුල්ජස් යනු RNA හෙලික්සයේ සැඟවී සිටීම වෙනුවට එයින් පිටතට ඇඹරෙන පාදක යුගල නොමැති නියුක්ලියෝටයිඩ වේ. බොහෝ rRNA නෙරා යාම අණුක මැලියම් ලෙස ක්‍රියා කරයි, යාබද රයිබසෝම ප්‍රෝටීන හෝ වෙනත් rRNA කොටස් බන්ධනය කිරීමට උපකාරී වේ. සමහර බුල්ජස් සරනේරු ලෙස ක්‍රියා කරයි, එමඟින් rRNA හෙලික්සයට ඵලදායී ප්‍රෝටීන් සංස්ලේෂණය සඳහා ප්‍රශස්ත ලෙස නැමීමට සහ නැමීමට ඉඩ සලසයි 41.
a E. cuniculi රයිබසෝම ව්‍යුහයෙන් rRNA නෙරා යාමක් (S. cerevisiae අංකනය) නොමැති නමුත් අනෙකුත් බොහෝ යුකැරියෝට වල දක්නට ලැබේ b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens සහ E. cuniculi අභ්‍යන්තර රයිබසෝම. පරපෝෂිතයන්ට පැරණි, බෙහෙවින් සංරක්ෂිත rRNA ඉදිමීම් බොහොමයක් නොමැත. මෙම ඝණවීම් රයිබසෝම ව්‍යුහය ස්ථාවර කරයි; එබැවින්, මයික්‍රොස්පෝරිඩියා වල ඒවා නොමැතිකම මයික්‍රොස්පෝරිඩියා පරපෝෂිතයන් තුළ rRNA නැමීමේ අඩු ස්ථායිතාවයක් පෙන්නුම් කරයි. P කඳන් (බැක්ටීරියා වල L7/L12 කඳන්) සමඟ සංසන්දනය කිරීමෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ rRNA ගැටිති නැතිවීම සමහර විට නැතිවූ ගැටිති අසල නව ගැටිති පෙනුම සමඟ සමපාත වන බවයි. 23S/28S rRNA හි H42 හෙලික්ස් වල ජීවයේ වසම් තුනක ආරක්ෂාව හේතුවෙන් අවම වශයෙන් අවුරුදු බිලියන 3.5 ක් පැරණි යැයි ගණන් බලා ඇති පුරාණ ඉදිමීමක් (Saccharomyces cerevisiae හි U1206) ඇත. මයික්‍රොස්පෝරිඩියා වල, මෙම ඉදිමීම ඉවත් කරනු ලැබේ. කෙසේ වෙතත්, නැතිවූ ඉදිමීම අසල නව ඉදිමීමක් දිස් විය (E. cuniculi හි A1306).
පුදුම සහගත ලෙස, අනෙකුත් යුකැරියෝට් වල සංරක්ෂණය කර ඇති බල්ගේ 30 කට වඩා ඇතුළුව අනෙකුත් විශේෂවල දක්නට ලැබෙන rRNA බල්ගේ බොහොමයක් E. කුනිකුලි රයිබසෝමවල නොමැති බව අපට පෙනී ගියේය (රූපය 4a). මෙම අලාභය රයිබසෝම උප ඒකක සහ යාබද rRNA හෙලික්ස් අතර බොහෝ සම්බන්ධතා ඉවත් කරයි, සමහර විට රයිබසෝමය තුළ විශාල කුහර හිස්තැන් නිර්මාණය කරයි, වඩාත් සාම්ප්‍රදායික රයිබසෝම හා සසඳන විට E. කුනිකුලි රයිබසෝම වඩාත් සිදුරු සහිත කරයි (රූපය 4b). සැලකිය යුතු ලෙස, මෙම බල්ගේ බොහොමයක් කලින් හඳුනාගත් V. necatrix සහ P. locustae රයිබසෝම ව්‍යුහයන් තුළ ද නැති වී ඇති බව අපට පෙනී ගිය අතර, ඒවා පෙර ව්‍යුහාත්මක විශ්ලේෂණයන් විසින් නොසලකා හරින ලදී31,32.
සමහර විට rRNA ඉදිමීම් නැතිවීමත් සමඟ නැතිවූ ඉදිමීම අසල නව ඉදිමීම් වර්ධනය වේ. නිදසුනක් ලෙස, රයිබසෝම P-කඳේ E. coli සිට මිනිසුන්ට දිවි ගලවා ගත් U1208 ඉදිමීමක් (Saccharomyces cerevisiae හි) අඩංගු වන අතර එම නිසා එය වසර බිලියන 3.5 ක් පැරණි යැයි ගණන් බලා ඇත. ප්‍රෝටීන් සංස්ලේෂණය අතරතුර, මෙම ඉදිමීම P කඳ විවෘත සහ සංවෘත අනුකූලතා අතර ගමන් කිරීමට උපකාරී වන අතර එමඟින් රයිබසෝමයට පරිවර්තන සාධක බඳවා ගැනීමට සහ ඒවා ක්‍රියාකාරී ස්ථානයට ලබා දිය හැකිය. E. cuniculi රයිබසෝමවල, මෙම ඝණ වීම නොපවතී; කෙසේ වෙතත්, පාදක යුගල තුනක පමණක් පිහිටා ඇති නව ඝණ වීමක් (G883) P කඳේ ප්‍රශස්ත නම්‍යශීලීභාවය ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමට දායක විය හැකිය (රූපය 4c).
ඉදිමීම් නොමැතිව rRNA පිළිබඳ අපගේ දත්තවලින් පෙනී යන්නේ rRNA අවම කිරීම රයිබසෝමයේ මතුපිට ඇති rRNA මූලද්‍රව්‍ය නැතිවීමට පමණක් සීමා නොවන බවත්, රයිබසෝම න්‍යෂ්ටිය ද සම්බන්ධ විය හැකි බවත්, නිදහස් ජීවී සෛලවල විස්තර කර නොමැති පරපෝෂිත-විශේෂිත අණුක දෝෂයක් නිර්මාණය කරන බවත්ය. ජීවී විශේෂ නිරීක්ෂණය කෙරේ.
කැනොනිකල් රයිබසෝම ප්‍රෝටීන සහ rRNA ආකෘති නිර්මාණය කිරීමෙන් පසුව, සාම්ප්‍රදායික රයිබසෝම සංරචකවලට ක්‍රියෝ-ඊඑම් රූපයේ කොටස් තුන පැහැදිලි කළ නොහැකි බව අපට පෙනී ගියේය. මෙම කොටස් දෙකක් ප්‍රමාණයෙන් කුඩා අණු වේ (රූපය 5, පරිපූරක රූපය 8). පළමු කොටස රයිබසෝම ප්‍රෝටීන uL15 සහ eL18 අතර සැන්ඩ්විච් කර ඇත්තේ සාමාන්‍යයෙන් eL18 හි C-පර්යන්තය විසින් අල්ලාගෙන සිටින ස්ථානයක වන අතර එය E. කුනිකුලි හි කෙටි කර ඇත. මෙම අණුවේ අනන්‍යතාවය අපට තීරණය කළ නොහැකි වුවද, මෙම ඝනත්ව දූපතේ ප්‍රමාණය සහ හැඩය ශුක්‍රාණු අණු පැවතීම මගින් හොඳින් පැහැදිලි කෙරේ. රයිබසෝමයට එහි බන්ධනය uL15 ප්‍රෝටීන වල (Asp51 සහ Arg56) මයික්‍රොස්පෝරිඩියා-විශේෂිත විකෘති මගින් ස්ථාවර කර ඇත, එය uL15 කුඩා අණුව රයිබසෝම ව්‍යුහයකට ඔතා ගැනීමට ඉඩ සලසන බැවින්, මෙම කුඩා අණුව සඳහා රයිබසෝමයේ සම්බන්ධතාවය වැඩි කරන බව පෙනේ. පරිපූරක රූපය 2). 8, අතිරේක දත්ත 1, 2).
E. cuniculi ribosome වලට බැඳී ඇති රයිබෝස් වලින් පිටත නියුක්ලියෝටයිඩ පවතින බව පෙන්වන Cryo-EM ප්‍රතිබිම්බය. E. cuniculi ribosome හි, මෙම නියුක්ලියෝටයිඩය අනෙකුත් බොහෝ යුකැරියෝටික් රයිබසෝමවල 25S rRNA A3186 නියුක්ලියෝටයිඩය (Saccharomyces cerevisiae අංකනය) හා සමාන ස්ථානයක් ගනී. b E. cuniculi හි රයිබසෝම ව්‍යුහය තුළ, මෙම නියුක්ලියෝටයිඩය රයිබසෝම ප්‍රෝටීන uL9 සහ eL20 අතර පිහිටා ඇති අතර එමඟින් ප්‍රෝටීන දෙක අතර සම්බන්ධතාවය ස්ථාවර කරයි. cd eL20 ක්ෂුද්‍රස්පෝරිඩියා විශේෂ අතර සංරක්ෂණ විශ්ලේෂණය. මයික්‍රොස්පෝරිඩියා විශේෂවල (c) ෆයිලොජෙනටික් ගස සහ eL20 ප්‍රෝටීනයේ (d) බහු අනුක්‍රමික පෙළගැස්ම පෙන්නුම් කරන්නේ නියුක්ලියෝටයිඩ-බන්ධන අපද්‍රව්‍ය F170 සහ K172 බොහෝ සාමාන්‍ය මයික්‍රොස්පෝරිඩියා වල සංරක්ෂණය කර ඇති බවයි, S. lophii හැර, ES39L rRNA දිගුව රඳවා ගත් මුල් අතු බෙදීම් Microsporidia හැර. e මෙම රූපයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ නියුක්ලියෝටයිඩ-බන්ධන අපද්‍රව්‍ය F170 සහ K172 ඉතා අඩු වූ මයික්‍රොස්පෝරිඩියා ජෙනෝමයේ eL20 හි පමණක් පවතින නමුත් අනෙකුත් යුකැරියෝටයන් වල නොමැති බවයි. සමස්තයක් වශයෙන්, මෙම දත්ත වලින් පෙනී යන්නේ මයික්‍රොස්පෝරිඩියන් රයිබසෝම AMP අණු බන්ධනය කර රයිබසෝම ව්‍යුහයේ ප්‍රෝටීන්-ප්‍රෝටීන් අන්තර්ක්‍රියා ස්ථාවර කිරීමට ඒවා භාවිතා කරන නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධන අඩවියක් වර්ධනය කර ඇති බවයි. මයික්‍රොස්පෝරිඩියා හි මෙම බන්ධන අඩවියේ ඉහළ සංරක්ෂණය සහ අනෙකුත් යුකැරියෝටයන් වල එය නොමැති වීමෙන් පෙනී යන්නේ මෙම අඩවිය මයික්‍රොස්පෝරිඩියා සඳහා තෝරාගත් පැවැත්මේ වාසියක් ලබා දිය හැකි බවයි. මේ අනුව, මයික්‍රොස්පෝරිඩියා රයිබසෝමයේ ඇති නියුක්ලියෝටයිඩ-බන්ධන සාක්කුව කලින් විස්තර කර ඇති පරිදි පරිහානියට පත් ලක්ෂණයක් හෝ rRNA හායනයේ අවසාන ආකාරයක් ලෙස නොපෙනේ, නමුත් මයික්‍රොස්පෝරිඩියා රයිබසෝමයට කුඩා අණු සෘජුවම බන්ධනය කිරීමට ඉඩ සලසන ප්‍රයෝජනවත් පරිණාමීය නවෝත්පාදනයකි, ඒවා අණුක ගොඩනැගීමේ කොටස් ලෙස භාවිතා කරයි. රයිබසෝම සඳහා ගොඩනැගීමේ කොටස්. මෙම සොයාගැනීම මයික්‍රොස්පෝරිඩියා රයිබසෝමය එහි ව්‍යුහාත්මක ගොඩනැගීමේ කොටස ලෙස තනි නියුක්ලියෝටයිඩයක් භාවිතා කරන එකම රයිබසෝමය බවට පත් කරයි. f නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධනයෙන් ලබාගත් උපකල්පිත පරිණාමීය මාර්ගය.
දෙවන අඩු අණුක බර ඝනත්වය රයිබසෝම ප්‍රෝටීන uL9 සහ eL30 අතර අතුරුමුහුණතෙහි පිහිටා ඇත (රූපය 5a). මෙම අතුරුමුහුණත කලින් සැචරෝමයිසස් සෙර්විසියා රයිබසෝමයේ ව්‍යුහයේ rRNA A3186 (ES39L rRNA දිගුවේ කොටසක්) 25S නියුක්ලියෝටයිඩය සඳහා බන්ධන ස්ථානයක් ලෙස විස්තර කරන ලදී38. පරිහානියට පත් P. locustae ES39L රයිබසෝමවල, මෙම අතුරුමුහුණත නොදන්නා තනි නියුක්ලියෝටයිඩ 31 බන්ධනය කරන බව පෙන්වා දී ඇති අතර, මෙම නියුක්ලියෝටයිඩය rRNA හි අඩු කරන ලද අවසාන ආකාරයක් බව උපකල්පනය කර ඇති අතර, එහි rRNA හි දිග ~130-230 භෂ්ම වේ. ES39L තනි නියුක්ලියෝටයිඩ 32.43 දක්වා අඩු කර ඇත. අපගේ ක්‍රියෝ-EM රූප නියුක්ලියෝටයිඩ මගින් ඝනත්වය පැහැදිලි කළ හැකිය යන අදහසට සහාය දක්වයි. කෙසේ වෙතත්, අපගේ ව්‍යුහයේ ඉහළ විභේදනය පෙන්නුම් කළේ මෙම නියුක්ලියෝටයිඩය බාහිර රයිබොසෝම අණුවක් බවයි, සමහර විට AMP (රූපය 5a, b).
ඉන්පසු අපි විමසුවේ නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධන ස්ථානය E. cuniculi ribosome හි දිස් වූවාද නැතහොත් එය කලින් පැවතියේද යන්නයි. නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධනය ප්‍රධාන වශයෙන් eL30 රයිබසෝම ප්‍රෝටීනයේ Phe170 සහ Lys172 අපද්‍රව්‍ය මගින් මැදිහත් වන බැවින්, නියෝජිත යුකැරියෝට 4396 ක මෙම අපද්‍රව්‍ය සංරක්ෂණය කිරීම අපි තක්සේරු කළෙමු. ඉහත uL15 සම්බන්ධයෙන් මෙන්, Phe170 සහ Lys172 අපද්‍රව්‍ය සාමාන්‍ය මයික්‍රොස්පෝරිඩියා වල පමණක් බෙහෙවින් සංරක්ෂණය කර ඇති නමුත්, ES39L rRNA කොටස අඩු කර නොමැති අසාමාන්‍ය මයික්‍රොස්පෝරිඩියා මයිටොස්පෝරිඩියම් සහ ඇම්ෆියාම්බ්ලිස් ඇතුළු අනෙකුත් යුකැරියෝට වල නොමැති බවයි. 44, 45, 46 (රූපය 5c). -e).
එකට ගත් කල, මෙම දත්ත E. cuniculi සහ සමහර විට අනෙකුත් කැනොනිකල් මයික්‍රොස්පෝරිඩියා, rRNA සහ ප්‍රෝටීන් මට්ටම්වල පහත වැටීමට වන්දි ගෙවීම සඳහා රයිබසෝම ව්‍යුහයේ කුඩා පරිවෘත්තීය ද්‍රව්‍ය විශාල සංඛ්‍යාවක් කාර්යක්ෂමව ග්‍රහණය කර ගැනීමේ හැකියාව පරිණාමය කර ඇති බවට ඇති අදහසට සහාය වේ. එසේ කිරීමෙන්, ඔවුන් රයිබසෝමයෙන් පිටත නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධනය කිරීමේ අද්විතීය හැකියාවක් වර්ධනය කර ගෙන ඇති අතර, පරපෝෂිත අණුක ව්‍යුහයන් බහුල කුඩා පරිවෘත්තීය ද්‍රව්‍ය ග්‍රහණය කර ගැනීමෙන් සහ ඒවා පිරිහුණු RNA සහ ප්‍රෝටීන් කොටස්වල ව්‍යුහාත්මක අනුකරණයන් ලෙස භාවිතා කිරීමෙන් වන්දි ලබා දෙන බව පෙන්වයි.
අපගේ ක්‍රියෝ-ඊඑම් සිතියමේ තුන්වන අනුකරණය නොකළ කොටස, විශාල රයිබසෝම උප ඒකකයේ දක්නට ලැබේ. අපගේ සිතියමේ සාපේක්ෂව ඉහළ විභේදනය (2.6 Å) යෝජනා කරන්නේ මෙම ඝනත්වය විශාල පැති දාම අපද්‍රව්‍යවල අද්විතීය සංයෝජන සහිත ප්‍රෝටීන වලට අයත් වන බවයි, එමඟින් මෙම ඝනත්වය අප හඳුනාගත් පෙර නොදන්නා රයිබසෝම ප්‍රෝටීනයක් ලෙස හඳුනා ගැනීමට අපට හැකි විය. එය msL2 (මයික්‍රොස්පෝරිඩියා-විශේෂිත ප්‍රෝටීන් L2) ලෙස නම් කරන ලදී (ක්‍රම, රූපය 6). අපගේ සමජාතීය සෙවුමෙන් පෙන්නුම් කළේ msL2 එන්සෙෆලිටර් සහ ඔරොස්පෝරිඩියා ගණයේ මයික්‍රොස්පෝරිඩියා ක්ලේඩ් තුළ සංරක්ෂණය කර ඇති නමුත් අනෙකුත් මයික්‍රොස්පෝරිඩියා ඇතුළු අනෙකුත් විශේෂවල නොමැති බවයි. රයිබසෝම ව්‍යුහය තුළ, msL2 දිගු කරන ලද ES31L rRNA නැතිවීමෙන් සාදන ලද පරතරයක් අල්ලා ගනී. මෙම හිස්තැන තුළ, msL2 rRNA නැමීම ස්ථාවර කිරීමට උපකාරී වන අතර ES31L නැතිවීම සඳහා වන්දි ගෙවිය හැකිය (රූපය 6).
E. cuniculi ribosomes වල දක්නට ලැබෙන Microsporidia-විශේෂිත ribosomal ප්‍රෝටීන් msL2 හි ඉලෙක්ට්‍රෝන ඝනත්වය සහ ආකෘතිය. b Saccharomyces cerevisiae හි 80S ribosome ඇතුළු බොහෝ යුකැරියෝටික් රයිබසෝම, බොහෝ Microsporidian විශේෂවල අහිමි වූ ES19L rRNA විස්තාරණය ඇත. V. necatrix microsporidia ribosome හි කලින් ස්ථාපිත ව්‍යුහය යෝජනා කරන්නේ මෙම පරපෝෂිතයන් තුළ ES19L නැතිවීම නව msL1 ribosomal ප්‍රෝටීනයේ පරිණාමය මගින් වන්දි ලබා දෙන බවයි. මෙම අධ්‍යයනයේදී, E. cuniculi ribosome ES19L නැතිවීම සඳහා පැහැදිලි වන්දියක් ලෙස අතිරේක ribosomal RNA අනුකාරක ප්‍රෝටීනයක් ද වර්ධනය කර ඇති බව අපට පෙනී ගියේය. කෙසේ වෙතත්, msL2 (වර්තමානයේ උපකල්පිත ECU06_1135 ප්‍රෝටීන් ලෙස සටහන් කර ඇත) සහ msL1 වෙනස් ව්‍යුහාත්මක සහ පරිණාමීය සම්භවයක් ඇත. c පරිණාමීයව අසම්බන්ධ msL1 සහ msL2 රයිබසෝම ප්‍රෝටීන පරම්පරාව පිළිබඳ මෙම සොයාගැනීමෙන් ඇඟවෙන්නේ රයිබසෝම ඒවායේ rRNA තුළ හානිකර විකෘති රැස් කළහොත්, සමීපව සම්බන්ධ විශේෂවල කුඩා උප කුලකයක පවා පෙර නොවූ විරූ මට්ටමේ සංයුති විවිධත්වයක් ලබා ගත හැකි බවයි. මෙම සොයාගැනීම මයිටොකොන්ඩ්‍රියල් රයිබසෝමයේ ආරම්භය සහ පරිණාමය පැහැදිලි කිරීමට උපකාරී වන අතර, එය එහි බෙහෙවින් අඩු වූ rRNA සහ විශේෂ හරහා ප්‍රෝටීන් සංයුතියේ අසාමාන්‍ය විචල්‍යතාවයට ප්‍රසිද්ධය.
ඉන්පසු අපි msL2 ප්‍රෝටීනය, V. necatrix රයිබසෝමයේ ඇති එකම දන්නා මයික්‍රොස්පෝරිඩියා-විශේෂිත රයිබසෝම ප්‍රෝටීනය වන, කලින් විස්තර කරන ලද msL1 ප්‍රෝටීනය සමඟ සංසන්දනය කළෙමු. msL1 සහ msL2 පරිණාමීය වශයෙන් සම්බන්ධ දැයි පරීක්ෂා කිරීමට අපට අවශ්‍ය විය. අපගේ විශ්ලේෂණයෙන් පෙන්නුම් කළේ msL1 සහ msL2 රයිබසෝම ව්‍යුහයේ එකම කුහරයක් අල්ලාගෙන සිටින නමුත් වෙනස් ප්‍රාථමික සහ තෘතීයික ව්‍යුහයන් ඇති බවයි, එය ඒවායේ ස්වාධීන පරිණාමීය සම්භවය පෙන්නුම් කරයි (රූපය 6). මේ අනුව, msL2 පිළිබඳ අපගේ සොයාගැනීම rRNA කොටස් නැතිවීම සඳහා වන්දි ගෙවීම සඳහා සංයුක්ත යුකැරියෝටික් විශේෂ කාණ්ඩවලට ව්‍යුහාත්මකව වෙනස් රයිබසෝම ප්‍රෝටීන ස්වාධීනව පරිණාමය කළ හැකි බවට සාක්ෂි සපයයි. බොහෝ සයිටොප්ලාස්මික් යුකැරියෝටික් රයිබසෝමවල රයිබසෝම ප්‍රෝටීන 81 කින් යුත් එකම පවුල ඇතුළුව, වෙනස් නොවන ප්‍රෝටීනයක් අඩංගු වීම නිසා මෙම සොයා ගැනීම කැපී පෙනේ. විස්තීර්ණ rRNA කොටස් අහිමි වීමට ප්‍රතිචාර වශයෙන් විවිධ ක්ලයිඩවල msL1 සහ msL2 පෙනුමෙන් පෙනී යන්නේ පරපෝෂිතයාගේ අණුක ගෘහ නිර්මාණ ශිල්පයේ පිරිහීම නිසා පරපෝෂිතයන් වන්දි විකෘති සොයන බවත්, එය අවසානයේ විවිධ පරපෝෂිත ජනගහනයන්හි ඒවා අත්පත් කර ගැනීමට හේතු විය හැකි බවත්ය. ව්‍යුහයන්.
අවසාන වශයෙන්, අපගේ ආකෘතිය සම්පූර්ණ කළ විට, අපි E. කුනිකුලි රයිබසෝමයේ සංයුතිය ජෙනෝම අනුපිළිවෙලින් පුරෝකථනය කරන ලද සංයුතිය සමඟ සංසන්දනය කළෙමු. eL14, eL38, eL41, සහ eS30 ඇතුළු රයිබසෝම ප්‍රෝටීන කිහිපයක්, E. කුනිකුලි ජෙනෝමයෙන් ඒවායේ සමජාතීය නොමැති වීම හේතුවෙන් E. කුනිකුලි ජෙනෝමයෙන් අතුරුදහන් වී ඇති බව කලින් සිතුවා. අනෙකුත් බොහෝ බෙහෙවින් අඩු වූ අන්තර් සෛලීය පරපෝෂිතයන් සහ එන්ඩොසිම්බියන්ට් වල බොහෝ රයිබසෝම ප්‍රෝටීන නැතිවීම ද පුරෝකථනය කෙරේ. උදාහරණයක් ලෙස, බොහෝ නිදහස්-ජීවමාන බැක්ටීරියා වල රයිබසෝම ප්‍රෝටීන 54 කින් යුත් එකම පවුලක් අඩංගු වුවද, මෙම ප්‍රෝටීන් පවුල් 11 ක් පමණක් ධාරක-සීමා කළ බැක්ටීරියා වල විශ්ලේෂණය කරන ලද සෑම ජෙනෝමයකම හඳුනාගත හැකි සමජාතීය ඇත. මෙම සංකල්පයට සහය දක්වමින්, eL38 සහ eL4131,32 ප්‍රෝටීන නොමැති V. necatrix සහ P. locustae microsporidia හි රයිබසෝම ප්‍රෝටීන නැතිවීමක් පර්යේෂණාත්මකව නිරීක්ෂණය කර ඇති අතර, ඒවාට eL38 සහ eL4131,32 ප්‍රෝටීන නොමැත.
කෙසේ වෙතත්, අපගේ ව්‍යුහයන් පෙන්නුම් කරන්නේ E. cuniculi ribosome තුළ eL38, eL41 සහ eS30 පමණක් සැබවින්ම නැති වී ඇති බවයි. eL14 ප්‍රෝටීනය සංරක්ෂණය කරන ලද අතර අපගේ ව්‍යුහය සමජාතීය සෙවීමේදී මෙම ප්‍රෝටීනය සොයාගත නොහැකි වූයේ මන්දැයි පෙන්වා දුන්නේය (රූපය 7). E. cuniculi ribosomes වලදී, rRNA-විස්තාරණය කරන ලද ES39L හි පිරිහීම හේතුවෙන් eL14 බන්ධන අඩවියේ වැඩි කොටසක් අහිමි වේ. ES39L නොමැති විට, eL14 එහි ද්විතියික ව්‍යුහයෙන් වැඩි කොටසක් අහිමි වූ අතර, E. cuniculi සහ S. cerevisiae හි eL14 අනුපිළිවෙලින් 18% ක් පමණක් සමාන විය. මෙම දුර්වල අනුක්‍රමික සංරක්ෂණය කැපී පෙනෙන්නේ වසර බිලියන 1.5 ක් දුරින් පරිණාමය වූ ජීවීන් වන Saccharomyces cerevisiae සහ Homo sapiens පවා eL14 හි එකම අපද්‍රව්‍ය වලින් 51% කට වඩා බෙදා ගන්නා බැවිනි. මෙම විෂම සංරක්ෂණ අලාභය E. cuniculi eL14 දැනට eL1427 රයිබසෝම ප්‍රෝටීනය ලෙස නොව, M970_061160 ප්‍රෝටීනය ලෙස සටහන් කර ඇත්තේ මන්දැයි පැහැදිලි කරයි.
සහ මයික්‍රොස්පෝරිඩියා රයිබසෝමයට ES39L rRNA දිගුව අහිමි වූ අතර එමඟින් eL14 රයිබසෝම ප්‍රෝටීන් බන්ධන ස්ථානය අර්ධ වශයෙන් ඉවත් කරන ලදී. ES39L නොමැති විට, eL14 ක්ෂුද්‍ර බීජාණු ප්‍රෝටීනය ද්විතියික ව්‍යුහය අහිමි වීමකට ලක් වන අතර, එහිදී පෙර rRNA-බන්ධන α-හෙලික්ස් අවම දිග ලූපයකට පිරිහෙයි. b බහු අනුක්‍රමික පෙළගැස්ම පෙන්නුම් කරන්නේ eL14 ප්‍රෝටීනය යුකැරියෝටික් විශේෂවල (යීස්ට් සහ මානව සමජාතීය අතර 57% අනුක්‍රමික අනන්‍යතාවය) ඉතා සංරක්ෂණය කර ඇති නමුත් මයික්‍රොස්පෝරිඩියා වල (අවශේෂවලින් 24% කට වඩා eL14 සමජාතීයතාවයට සමාන නොවේ) දුර්වල ලෙස සංරක්ෂණය කර ඇති බවත් අපසරනය වන බවත්ය. S. cerevisiae හෝ H. sapiens වෙතින්). මෙම දුර්වල අනුක්‍රමික සංරක්ෂණය සහ ද්විතියික ව්‍යුහ විචල්‍යතාවය E. cuniculi හි eL14 සමජාතීයතාවය කිසි විටෙකත් සොයා නොගැනීමට සහ මෙම ප්‍රෝටීනය E. cuniculi හි නැති වී ඇති බව සැලකීමට හේතුව පැහැදිලි කරයි. ඊට වෙනස්ව, E. cuniculi eL14 කලින් අනුමාන M970_061160 ප්‍රෝටීනයක් ලෙස සටහන් කර තිබුණි. මෙම නිරීක්ෂණයෙන් පෙනී යන්නේ මයික්‍රොස්පෝරිඩියා ජෙනෝම විවිධත්වය දැනට අධිතක්සේරු කර ඇති බවයි: මයික්‍රොස්පෝරිඩියා හි නැති වී ඇතැයි සැලකෙන සමහර ජාන ඇත්ත වශයෙන්ම සංරක්ෂණය කර ඇත, නමුත් බෙහෙවින් වෙනස් ආකාරවලින්; ඒ වෙනුවට, සමහරක් පණුවන්-විශේෂිත ප්‍රෝටීන සඳහා මයික්‍රොස්පෝරිඩියා ජාන සඳහා කේතනය කරන බව සැලකේ (උදා: උපකල්පිත ප්‍රෝටීනය M970_061160) ඇත්ත වශයෙන්ම අනෙකුත් යුකැරියෝට් වල දක්නට ලැබෙන ඉතා විවිධාකාර ප්‍රෝටීන සඳහා කේතනය කරයි.
මෙම සොයාගැනීමෙන් ඇඟවෙන්නේ rRNA denaturation යාබද රයිබසෝම ප්‍රෝටීන වල අනුක්‍රමික සංරක්ෂණය නාටකාකාර ලෙස අහිමි වීමට හේතු විය හැකි බවත්, මෙම ප්‍රෝටීන සමජාතීය සෙවීම් සඳහා හඳුනාගත නොහැකි බවත්ය. මේ අනුව, නැති වී යයි සැලකෙන සමහර ප්‍රෝටීන ඇත්ත වශයෙන්ම, බෙහෙවින් වෙනස් වූ ආකාරවලින් වුවද, පවතින බැවින්, කුඩා ජෙනෝම ජීවීන්ගේ අණුක හායනයේ සැබෑ මට්ටම අපට අධිතක්සේරු කළ හැකිය.
අධික ජෙනෝම අඩු කිරීමේ තත්වයන් යටතේ පරපෝෂිතයන්ට ඔවුන්ගේ අණුක යන්ත්‍රවල ක්‍රියාකාරිත්වය රඳවා ගත හැක්කේ කෙසේද? අපගේ අධ්‍යයනය මෙම ප්‍රශ්නයට පිළිතුරු සපයන්නේ කුඩාම යුකැරියෝටික් ජෙනෝමයක් සහිත ජීවියෙකු වන E. කුනිකුලි හි සංකීර්ණ අණුක ව්‍යුහය (රයිබසෝම) විස්තර කිරීමෙනි.
ක්ෂුද්‍රජීවී පරපෝෂිතයන් තුළ ඇති ප්‍රෝටීන් සහ RNA අණු බොහෝ විට නිදහස්-ජීවී විශේෂවල ඒවායේ සමජාතීය අණු වලින් වෙනස් වන බව දශක දෙකකට ආසන්න කාලයක් තිස්සේ දන්නා කරුණකි, මන්ද ඒවාට ගුණාත්මක පාලන මධ්‍යස්ථාන නොමැති වීම, නිදහස්-ජීවී ක්ෂුද්‍ර ජීවීන් තුළ ඒවායේ ප්‍රමාණයෙන් 50% දක්වා අඩු වීම යනාදිය. නැමීම සහ ක්‍රියාකාරිත්වය අඩාල කරන බොහෝ දුර්වල කරන විකෘති. නිදසුනක් වශයෙන්, බොහෝ අන්තර් සෛලීය පරපෝෂිතයන් සහ එන්ඩොසිම්බියන්ට් ඇතුළු කුඩා ජෙනෝම ජීවීන්ගේ රයිබසෝමවල රයිබසෝම ප්‍රෝටීන කිහිපයක් සහ නිදහස්-ජීවී විශේෂ 27, 29, 30, 49 හා සසඳන විට rRNA නියුක්ලියෝටයිඩ වලින් තුනෙන් එකක් දක්වා නොමැති බව අපේක්ෂා කෙරේ. කෙසේ වෙතත්, පරපෝෂිතයා තුළ මෙම අණු ක්‍රියා කරන ආකාරය බොහෝ දුරට අභිරහසක්ව පවතී, ප්‍රධාන වශයෙන් සංසන්දනාත්මක ජෙනෝමික්ස් හරහා අධ්‍යයනය කර ඇත.
අපගේ අධ්‍යයනයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ සාර්ව අණු වල ව්‍යුහය මගින් අන්තර් සෛලීය පරපෝෂිතයන් සහ අනෙකුත් ධාරක-සීමා සහිත ජීවීන් පිළිබඳ සාම්ප්‍රදායික සංසන්දනාත්මක ජානමය අධ්‍යයනයන්ගෙන් උපුටා ගැනීමට අපහසු පරිණාමයේ බොහෝ අංග හෙළි කළ හැකි බවයි (පරිපූරක රූපය 7). උදාහරණයක් ලෙස, eL14 ප්‍රෝටීනයේ උදාහරණයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ පරපෝෂිත විශේෂවල අණුක උපකරණයේ සැබෑ පිරිහීමේ මට්ටම අපට අධිතක්සේරු කළ හැකි බවයි. එන්සෙෆලයිටික් පරපෝෂිතයන්ට දැන් මයික්‍රොස්පෝරිඩියා-විශේෂිත ජාන සිය ගණනක් ඇති බව විශ්වාස කෙරේ. කෙසේ වෙතත්, අපගේ ප්‍රතිඵලවලින් පෙනී යන්නේ මෙම පෙනෙන විශේෂිත ජාන සමහරක් ඇත්ත වශයෙන්ම අනෙකුත් යුකැරියෝට් වල බහුලව දක්නට ලැබෙන ජානවල ඉතා වෙනස් ප්‍රභේද පමණක් බවයි. එපමණක් නොව, msL2 ප්‍රෝටීනයේ උදාහරණයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ අපි නව රයිබසෝම ප්‍රෝටීන නොසලකා හරින ආකාරය සහ පරපෝෂිත අණුක යන්ත්‍රවල අන්තර්ගතය අවතක්සේරු කරන ආකාරයයි. කුඩා අණු වල උදාහරණයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ පරපෝෂිත අණුක ව්‍යුහයන්හි නව ජීව විද්‍යාත්මක ක්‍රියාකාරකම් ලබා දිය හැකි වඩාත්ම දක්ෂ නවෝත්පාදනයන් අපට නොසලකා හැරිය හැකි ආකාරයයි.
එකට ගත් කල, මෙම ප්‍රතිඵල මගින් ධාරක-සීමා සහිත ජීවීන්ගේ අණුක ව්‍යුහයන් සහ නිදහස්-ජීවී ජීවීන්ගේ ඒවායේ සගයන් අතර වෙනස්කම් පිළිබඳ අපගේ අවබෝධය වැඩි දියුණු වේ. දිගු කලක් තිස්සේ අඩු වී, පරිහානියට පත් වී, විවිධ දුර්වල කරන විකෘති වලට යටත් වන බවට සිතූ අණුක යන්ත්‍ර, ඒ වෙනුවට ක්‍රමානුකූලව නොසලකා හරින ලද අසාමාන්‍ය ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණ සමූහයක් ඇති බව අපි පෙන්වමු.
අනෙක් අතට, E. කුනිකුලි වල රයිබසෝම වලින් අපට හමු වූ විශාල නොවන rRNA කොටස් සහ විලයන ලද කොටස් යෝජනා කරන්නේ ජෙනෝම අඩු කිරීම මගින් ජීවිතයේ වසම් තුනෙහි සංරක්ෂණය කර ඇති මූලික අණුක යන්ත්‍රෝපකරණවල කොටස් පවා වෙනස් කළ හැකි බවයි - විශේෂවල ස්වාධීන පරිණාමයෙන් වසර බිලියන 3.5 කට ආසන්න කාලයකට පසුව.
එන්ඩොසිම්බියොටික් බැක්ටීරියා වල ආර්එන්ඒ අණු පිළිබඳ පෙර අධ්‍යයනයන්හි ආලෝකයේ දී, ඊ. කුනිකුලි රයිබසෝමවල ඇති ඉදිමීම් රහිත සහ විලයනය වූ ආර්එන්ඒ කොටස් විශේෂ උනන්දුවක් දක්වයි. නිදසුනක් ලෙස, කුඩිත්තන්ගේ එන්ඩොසිම්බියොන්ට් බුච්නේරා ඇෆිඩිකෝලා හි, ආර්එන්ඒ සහ ටීආර්එන්ඒ අණු A+T සංයුති නැඹුරුව සහ කැනොනිකල් නොවන පාදක යුගලවල ඉහළ අනුපාතයක් හේතුවෙන් උෂ්ණත්ව සංවේදී ව්‍යුහයන් ඇති බව පෙන්වා දී ඇත. ආර්එන්ඒ හි මෙම වෙනස්කම් මෙන්ම ප්‍රෝටීන් අණු වල වෙනස්කම්, හවුල්කරුවන් මත එන්ඩොසිම්බියොන්ට් අධික ලෙස යැපීම සහ එන්ඩොසිම්බියොන්ට් තාපය මාරු කිරීමට ඇති නොහැකියාව සඳහා වගකිව යුතු යැයි දැන් සැලකේ 21, 23 . පරපෝෂිත මයික්‍රොස්පෝරිඩියා ආර්එන්ඒ ව්‍යුහාත්මකව වෙනස් වෙනස්කම් ඇති වුවද, මෙම වෙනස්කම්වල ස්වභාවයෙන් පෙනී යන්නේ අඩු කරන ලද තාප ස්ථායිතාව සහ චැපෙරෝන් ප්‍රෝටීන මත වැඩි යැපීම අඩු ජෙනෝම සහිත ජීවීන්ගේ ආර්එන්ඒ අණු වල පොදු ලක්ෂණ විය හැකි බවයි.
අනෙක් අතට, අපගේ ව්‍යුහයන් පෙන්නුම් කරන්නේ, පරපෝෂිත මයික්‍රොස්පෝරිඩියා, පුළුල් ලෙස සංරක්ෂණය කරන ලද rRNA සහ ප්‍රෝටීන් කොටස් වලට ප්‍රතිරෝධය දැක්වීමේ අද්විතීය හැකියාවක් පරිණාමය කර ඇති බවත්, පිරිහුණු rRNA සහ ප්‍රෝටීන් කොටස්වල ව්‍යුහාත්මක අනුකරණයන් ලෙස බහුල සහ පහසුවෙන් ලබා ගත හැකි කුඩා පරිවෘත්තීය භාවිතා කිරීමේ හැකියාව වර්ධනය කරන බවත්ය. අණුක ව්‍යුහ පිරිහීම. . මෙම මතයට සහය දක්වන්නේ E. කුනිකුලි වල rRNA සහ රයිබසෝම වල ප්‍රෝටීන් කොටස් නැතිවීම සඳහා වන්දි ලබා දෙන කුඩා අණු uL15 සහ eL30 ප්‍රෝටීන වල මයික්‍රොස්පෝරිඩියා-විශේෂිත අපද්‍රව්‍ය සමඟ බන්ධනය වන බවයි. මෙයින් ඇඟවෙන්නේ රයිබසෝම වලට කුඩා අණු බන්ධනය කිරීම ධනාත්මක තේරීමේ නිෂ්පාදනයක් විය හැකි බවත්, එහිදී රයිබසෝම ප්‍රෝටීන වල මයික්‍රොස්පෝරිඩියා-විශේෂිත විකෘති කුඩා අණු සඳහා රයිබසෝමවල සම්බන්ධතාවය වැඩි කිරීමේ හැකියාව සඳහා තෝරාගෙන ඇති බවත්, එමඟින් වඩාත් කාර්යක්ෂම රයිබසෝම ජීවීන් ඇති විය හැකි බවත්ය. මෙම සොයාගැනීම ක්ෂුද්‍රජීවී පරපෝෂිතයන්ගේ අණුක ව්‍යුහයේ දක්ෂ නවෝත්පාදනයක් හෙළි කරන අතර අඩු කිරීමේ පරිණාමය නොතකා පරපෝෂිත අණු ව්‍යුහයන් ඒවායේ ක්‍රියාකාරිත්වය පවත්වා ගන්නා ආකාරය පිළිබඳ වඩා හොඳ අවබෝධයක් ලබා දෙයි.
වර්තමානයේ, මෙම කුඩා අණු හඳුනා ගැනීම අපැහැදිලිව පවතී. රයිබසෝම ව්‍යුහයේ මෙම කුඩා අණු වල පෙනුම මයික්‍රොස්පෝරිඩියා විශේෂ අතර වෙනස් වන්නේ මන්දැයි පැහැදිලි නැත. විශේෂයෙන්, V. necatrix හි eL20 සහ K172 ප්‍රෝටීන වල F170 අපද්‍රව්‍ය පැවතුනද, E. cuniculi සහ P. locustae හි රයිබසෝමවල නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධනය නිරීක්ෂණය වන්නේ මන්දැයි පැහැදිලි නැත, V. necatrix හි රයිබසෝමවල නොව, නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධනය නිරීක්ෂණය වන්නේ මන්දැයි පැහැදිලි නැත. මෙම මකාදැමීම E. cuniculi සහ P. locustae හි ත්‍රෙයොනීන් නොව V. necatrix හි ටයිරොසීන් වන අවශේෂ 43 uL6 (නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධන සාක්කුවට යාබදව පිහිටා ඇත) නිසා ඇති විය හැක. Tyr43 හි විශාල ඇරෝමැටික පැති දාමය ස්ටීරික් අතිච්ඡාදනය හේතුවෙන් නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධනයට බාධා කළ හැකිය. විකල්පයක් ලෙස, පෙනෙන නියුක්ලියෝටයිඩ මකාදැමීම ක්‍රියෝ-EM ප්‍රතිබිම්බයේ අඩු විභේදනය නිසා විය හැකි අතර එය V. necatrix රයිබසෝම කොටස් ආකෘතිකරණයට බාධා කරයි.
අනෙක් අතට, අපගේ පර්යේෂණවලින් පෙනී යන්නේ ජෙනෝම ක්ෂය වීමේ ක්‍රියාවලිය නව නිපැයුම් බලවේගයක් විය හැකි බවයි. විශේෂයෙන්, E. කුනිකුලි රයිබසෝමයේ ව්‍යුහයෙන් ඇඟවෙන්නේ මයික්‍රොස්පෝරිඩියා රයිබසෝමයේ rRNA සහ ප්‍රෝටීන් කොටස් නැතිවීම රයිබසෝම ව්‍යුහයේ වෙනස්කම් ප්‍රවර්ධනය කරන පරිණාමීය පීඩනයක් ඇති කරන බවයි. මෙම ප්‍රභේද රයිබසෝමයේ ක්‍රියාකාරී ස්ථානයෙන් බොහෝ දුරින් සිදුවන අතර අඩු කරන ලද rRNA මගින් බාධා කරන ප්‍රශස්ත රයිබසෝම එකලස් කිරීම පවත්වා ගැනීමට (හෝ ප්‍රතිස්ථාපනය කිරීමට) උපකාරී වන බව පෙනේ. මෙයින් ඇඟවෙන්නේ මයික්‍රොස්පෝරිඩියා රයිබසෝමයේ ප්‍රධාන නවෝත්පාදනයක් ජාන ප්ලාවිතය බෆරයේ අවශ්‍යතාවයක් බවට පරිණාමය වී ඇති බවයි.
සමහර විට මෙය වඩාත් හොඳින් නිරූපණය වන්නේ නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධනය මගින් වන අතර එය මෙතෙක් වෙනත් ජීවීන් තුළ නිරීක්ෂණය වී නොමැත. නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධන අපද්‍රව්‍ය සාමාන්‍ය මයික්‍රොස්පෝරිඩියා වල පවතින නමුත් අනෙකුත් යුකැරියෝටයන් වල නොමැති බව, නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධන අඩවි යනු අතුරුදහන් වීමට බලා සිටින ධාතු පමණක් නොවන බව හෝ තනි නියුක්ලියෝටයිඩ ස්වරූපයෙන් rRNA ප්‍රතිෂ්ඨාපනය කිරීමට අවසාන ස්ථානය බව යෝජනා කරයි. ඒ වෙනුවට, මෙම අඩවිය ධනාත්මක තේරීමේ වට කිහිපයක් හරහා පරිණාමය විය හැකි ප්‍රයෝජනවත් ලක්ෂණයක් ලෙස පෙනේ. නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධන අඩවි ස්වභාවික වරණයේ අතුරු ඵලයක් විය හැකිය: ES39L ක්ෂය වූ පසු, ES39L නොමැති විට ප්‍රශස්ත රයිබසෝම ජෛව උත්පාදනය යථා තත්ත්වයට පත් කිරීම සඳහා වන්දි ලබා ගැනීමට මයික්‍රොස්පෝරිඩියා වලට බල කෙරෙයි. මෙම නියුක්ලියෝටයිඩයට ES39L හි A3186 නියුක්ලියෝටයිඩයේ අණුක සම්බන්ධතා අනුකරණය කළ හැකි බැවින්, නියුක්ලියෝටයිඩ අණුව රයිබසෝමයේ ගොඩනැගිලි ඒකකයක් බවට පත්වන අතර, එහි බන්ධනය eL30 අනුපිළිවෙලෙහි විකෘතිය මගින් තවදුරටත් වැඩිදියුණු වේ.
අන්තර් සෛලීය පරපෝෂිතයන්ගේ අණුක පරිණාමය සම්බන්ධයෙන්, අපගේ අධ්‍යයනයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ ඩාවිනියානු ස්වාභාවික වරණයේ සහ ජානමය ක්ෂය වීමේ ප්‍රවේගික ප්ලාවනයේ බලවේග සමාන්තරව ක්‍රියාත්මක නොවන නමුත් දෝලනය වන බවයි. පළමුව, ජානමය ප්ලාවනය ජෛව අණු වල වැදගත් ලක්ෂණ ඉවත් කරන අතර එමඟින් වන්දි ගෙවීම දැඩි ලෙස අවශ්‍ය වේ. ඩාවිනියානු ස්වාභාවික වරණය හරහා පරපෝෂිතයන් මෙම අවශ්‍යතාවය සපුරාලන විට පමණක් ඔවුන්ගේ සාර්ව අණු වලට ඔවුන්ගේ වඩාත් ආකර්ෂණීය හා නව්‍ය ලක්ෂණ වර්ධනය කිරීමට අවස්ථාවක් ලැබෙනු ඇත. වැදගත් ලෙස, E. කුනිකුලි රයිබසෝමයේ නියුක්ලියෝටයිඩ බන්ධන ස්ථානවල පරිණාමය යෝජනා කරන්නේ මෙම අලාභ-ලබා ගැනීමේ අණුක පරිණාමයේ රටාව හානිකර විකෘති ක්‍රමක්ෂය කරනවා පමණක් නොව, සමහර විට පරපෝෂිත සාර්ව අණු මත සම්පූර්ණයෙන්ම නව කාර්යයන් ලබා දෙන බවයි.
මෙම අදහස සෙවෙල් රයිට්ගේ චලන සමතුලිතතා න්‍යායට අනුකූල වන අතර, එහි සඳහන් වන්නේ දැඩි ස්වභාවික වරණ පද්ධතියක් ජීවීන්ගේ නවෝත්පාදන හැකියාව සීමා කරන බවයි51,52,53. කෙසේ වෙතත්, ජානමය ප්ලාවිතය ස්වභාවික වරණයට බාධා කරන්නේ නම්, මෙම ප්ලාවිතය තමන් තුළම අනුවර්තනය නොවන (හෝ හානිකර) වෙනස්කම් ඇති කළ හැකි නමුත් ඉහළ යෝග්‍යතාවයක් හෝ නව ජීව විද්‍යාත්මක ක්‍රියාකාරකම් සපයන තවදුරටත් වෙනස්කම් වලට තුඩු දිය හැකිය. ජෛව අණුවක නැමීම සහ ක්‍රියාකාරිත්වය අඩු කරන එකම ආකාරයේ විකෘතියක් එහි වැඩිදියුණු කිරීම සඳහා ප්‍රධාන ප්‍රේරකය ලෙස පෙනෙන බව නිදර්ශනය කිරීමෙන් අපගේ රාමුව මෙම අදහසට සහාය දක්වයි. ජයග්‍රාහී පරිණාමීය ආකෘතියට අනුකූලව, අපගේ අධ්‍යයනයෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ සාම්ප්‍රදායිකව පරිහානීය ක්‍රියාවලියක් ලෙස සලකනු ලබන ජෙනෝම ක්ෂය වීම නවෝත්පාදනයේ ප්‍රධාන ධාවකයක් වන අතර සමහර විට සහ සමහර විට බොහෝ විට සාර්ව අණු වලට නව පරපෝෂිත ක්‍රියාකාරකම් ලබා ගැනීමට ඉඩ සලසයි. ඒවා භාවිතා කළ හැකිය.