Nature.com ஐப் பார்வையிட்டதற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவி பதிப்பில் குறைந்த CSS ஆதரவு உள்ளது. சிறந்த அனுபவத்திற்கு, புதுப்பிக்கப்பட்ட உலாவியைப் பயன்படுத்துமாறு பரிந்துரைக்கிறோம் (அல்லது Internet Explorer இல் இணக்கத்தன்மை பயன்முறையை முடக்கவும்). இதற்கிடையில், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிசெய்ய, ஸ்டைல்கள் மற்றும் ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் தளத்தை ரெண்டர் செய்வோம்.
நுண்ணுயிர் ஒட்டுண்ணிகளின் பரிணாம வளர்ச்சி, ஒட்டுண்ணிகள் மேம்படக் காரணமான இயற்கைத் தேர்வுக்கும், ஒட்டுண்ணிகள் மரபணுக்களை இழந்து தீங்கு விளைவிக்கும் பிறழ்வுகளைக் குவிக்கக் காரணமான மரபணு சறுக்கலுக்கும் இடையிலான எதிர்விளைவை உள்ளடக்கியது. இங்கே, ஒரு ஒற்றை மேக்ரோமாலிகுலின் அளவில் இந்த எதிர்விளைவு எவ்வாறு நிகழ்கிறது என்பதைப் புரிந்துகொள்வதற்காக, இயற்கையில் மிகச்சிறிய மரபணுக்களில் ஒன்றைக் கொண்ட யூகாரியோடிக் உயிரினமான என்செபாலிட்டோசூன் கியூனிகுலியின் ரைபோசோமின் கிரையோ-EM அமைப்பை விவரிக்கிறோம். ஈ. குனிகுலி ரைபோசோம்களில் rRNA இன் தீவிரக் குறைப்பு, முன்னர் அறியப்படாத இணைக்கப்பட்ட rRNA இணைப்பிகள் மற்றும் rRNA ஆகியவற்றின் வீக்கம் இல்லாமல் பரிணாமம் போன்ற முன்னோடியில்லாத கட்டமைப்பு மாற்றங்களுடன் சேர்ந்துள்ளது. கூடுதலாக, E. குனிகுலி ரைபோசோம், சிதைந்த rRNA துண்டுகள் மற்றும் புரதங்களின் கட்டமைப்பு பிரதிபலிப்புகளாக சிறிய மூலக்கூறுகளைப் பயன்படுத்தும் திறனை வளர்ப்பதன் மூலம் rRNA துண்டுகள் மற்றும் புரதங்களின் இழப்பிலிருந்து தப்பித்தது. ஒட்டுமொத்தமாக, குறைக்கப்பட்ட, சிதைந்த மற்றும் பலவீனப்படுத்தும் பிறழ்வுகளுக்கு உட்பட்டதாக நீண்ட காலமாக கருதப்படும் மூலக்கூறு கட்டமைப்புகள் தீவிர மூலக்கூறு சுருக்கங்கள் இருந்தபோதிலும் அவற்றை செயலில் வைத்திருக்கும் பல ஈடுசெய்யும் வழிமுறைகளைக் கொண்டுள்ளன என்பதைக் காட்டுகிறோம்.
பெரும்பாலான நுண்ணுயிர் ஒட்டுண்ணிகள் தங்கள் புரவலர்களைப் பயன்படுத்த தனித்துவமான மூலக்கூறு கருவிகளைக் கொண்டிருப்பதால், நாம் பெரும்பாலும் வெவ்வேறு ஒட்டுண்ணி குழுக்களுக்கு வெவ்வேறு சிகிச்சை முறைகளை உருவாக்க வேண்டும்1,2. இருப்பினும், புதிய சான்றுகள் ஒட்டுண்ணி பரிணாம வளர்ச்சியின் சில அம்சங்கள் ஒன்றிணைந்தவை மற்றும் பெரும்பாலும் கணிக்கக்கூடியவை என்பதைக் குறிக்கின்றன, இது நுண்ணுயிர் ஒட்டுண்ணிகளில் பரந்த சிகிச்சை தலையீடுகளுக்கான சாத்தியமான அடிப்படையைக் குறிக்கிறது3,4,5,6,7,8,9.
முந்தைய படைப்புகள், நுண்ணுயிர் ஒட்டுண்ணிகளில் மரபணு குறைப்பு அல்லது மரபணு சிதைவு எனப்படும் பொதுவான பரிணாமப் போக்கை அடையாளம் கண்டுள்ளன. தற்போதைய ஆராய்ச்சி, நுண்ணுயிரிகள் தங்கள் சுதந்திரமாக வாழும் வாழ்க்கை முறையை கைவிட்டு, உள்செல்லுலார் ஒட்டுண்ணிகளாக (அல்லது எண்டோசிம்பியன்ட்கள்) மாறும்போது, ​​அவற்றின் மரபணுக்கள் மில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளில் மெதுவாக ஆனால் அற்புதமான உருமாற்றங்களுக்கு உட்படுகின்றன என்பதைக் காட்டுகிறது. மரபணு சிதைவு எனப்படும் ஒரு செயல்பாட்டில், நுண்ணுயிர் ஒட்டுண்ணிகள் தீங்கு விளைவிக்கும் பிறழ்வுகளைக் குவிக்கின்றன, அவை முன்னர் முக்கியமான பல மரபணுக்களை சூடோஜீன்களாக மாற்றுகின்றன, இது படிப்படியாக மரபணு இழப்பு மற்றும் பிறழ்வு சரிவுக்கு வழிவகுக்கிறது14,15. இந்த சரிவு நெருங்கிய தொடர்புடைய சுதந்திரமாக வாழும் உயிரினங்களுடன் ஒப்பிடும்போது பழமையான உள்செல்லுலார் உயிரினங்களில் 95% மரபணுக்களை அழிக்கக்கூடும். எனவே, உள்செல்லுலார் ஒட்டுண்ணிகளின் பரிணாமம் இரண்டு எதிரெதிர் சக்திகளுக்கு இடையிலான ஒரு இழுபறியாகும்: டார்வினிய இயற்கை தேர்வு, ஒட்டுண்ணிகளின் முன்னேற்றத்திற்கு வழிவகுக்கிறது, மற்றும் மரபணுவின் சரிவு, ஒட்டுண்ணிகளை மறதிக்குள் தள்ளுகிறது. ஒட்டுண்ணி இந்த இழுபறியிலிருந்து எவ்வாறு வெளிப்பட்டு அதன் மூலக்கூறு கட்டமைப்பின் செயல்பாட்டைத் தக்க வைத்துக் கொள்ள முடிந்தது என்பது தெளிவாகத் தெரியவில்லை.
மரபணு சிதைவின் வழிமுறை முழுமையாகப் புரிந்து கொள்ளப்படவில்லை என்றாலும், இது பெரும்பாலும் அடிக்கடி ஏற்படும் மரபணு சறுக்கல் காரணமாக நிகழ்கிறது. ஒட்டுண்ணிகள் சிறிய, பாலினமற்ற மற்றும் மரபணு ரீதியாக வரையறுக்கப்பட்ட மக்கள்தொகையில் வாழ்வதால், டிஎன்ஏ நகலெடுக்கும் போது சில நேரங்களில் ஏற்படும் தீங்கு விளைவிக்கும் பிறழ்வுகளை அவர்களால் திறம்பட அகற்ற முடியாது. இது தீங்கு விளைவிக்கும் பிறழ்வுகளின் மீளமுடியாத குவிப்புக்கும் ஒட்டுண்ணி மரபணுவின் குறைப்புக்கும் வழிவகுக்கிறது. இதன் விளைவாக, ஒட்டுண்ணி அதன் உயிர்வாழ்விற்கு இனி அவசியமில்லாத மரபணுக்களை இழப்பது மட்டுமல்லாமல், உயிரணுக்களுக்குள் இருக்கும் சூழலில் இழக்கிறது. ஒட்டுண்ணி மக்கள்தொகையின் இயலாமையே, இந்த பிறழ்வுகள் மரபணு முழுவதும் குவிவதற்கு காரணமாகிறது, அவற்றின் மிக முக்கியமான மரபணுக்கள் உட்பட.
மரபணு குறைப்பு பற்றிய நமது தற்போதைய புரிதலில் பெரும்பாலானவை, வீட்டு பராமரிப்பு செயல்பாடுகளைச் செய்யும் மற்றும் சாத்தியமான மருந்து இலக்குகளாகச் செயல்படும் உண்மையான மூலக்கூறுகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்குக் குறைவான கவனம் செலுத்தி, மரபணு வரிசைகளின் ஒப்பீடுகளை மட்டுமே அடிப்படையாகக் கொண்டவை. ஒப்பீட்டு ஆய்வுகள், தீங்கு விளைவிக்கும் உள்செல்லுலார் நுண்ணுயிர் பிறழ்வுகளின் சுமை புரதங்கள் மற்றும் நியூக்ளிக் அமிலங்களை தவறாக மடித்து திரட்டுவதற்கு முன்கூட்டியே தூண்டுவதாகத் தோன்றுகிறது, இதனால் அவை அதிக சேப்பரோன் சார்ந்ததாகவும் வெப்பத்திற்கு அதிக உணர்திறன் கொண்டதாகவும் ஆக்குகின்றன19,20,21,22,23. கூடுதலாக, பல்வேறு ஒட்டுண்ணிகள் - சில நேரங்களில் 2.5 பில்லியன் ஆண்டுகள் வரை பிரிக்கப்பட்ட சுயாதீன பரிணாமம் - அவற்றின் புரத தொகுப்பு5,6 மற்றும் டிஎன்ஏ பழுதுபார்க்கும் வழிமுறைகள்24 இல் தரக் கட்டுப்பாட்டு மையங்களின் இதேபோன்ற இழப்பை அனுபவித்தன. இருப்பினும், செல்லுலார் மேக்ரோமிகுலூல்களின் மற்ற அனைத்து பண்புகளிலும் உள்செல்லுலார் வாழ்க்கை முறையின் தாக்கம் பற்றி அதிகம் அறியப்படவில்லை, இதில் தீங்கு விளைவிக்கும் பிறழ்வுகளின் அதிகரித்து வரும் சுமைக்கு மூலக்கூறு தழுவல் அடங்கும்.
இந்த வேலையில், புரதங்கள் மற்றும் உயிரணுக்களுக்குள் இருக்கும் நுண்ணுயிரிகளின் நியூக்ளிக் அமிலங்களின் பரிணாம வளர்ச்சியை நன்கு புரிந்துகொள்ள, உயிரணுக்களுக்குள் இருக்கும் ஒட்டுண்ணி என்செபாலிட்டோசூன் குனிகுலியின் ரைபோசோம்களின் கட்டமைப்பை நாங்கள் தீர்மானித்தோம். ஈ. குனிகுலி என்பது வழக்கத்திற்கு மாறாக சிறிய யூகாரியோடிக் மரபணுக்களைக் கொண்ட ஒட்டுண்ணி மைக்ரோஸ்போரிடியாவின் குழுவைச் சேர்ந்த ஒரு பூஞ்சை போன்ற உயிரினமாகும், எனவே அவை மரபணு சிதைவைப் படிக்க மாதிரி உயிரினங்களாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன25,26,27,28,29,30. சமீபத்தில், மைக்ரோஸ்போரிடியா, பரானோசெமா லோகஸ்டே மற்றும் வைரிமோர்பா நெகாட்ரிக்ஸ்31,32 (~3.2 Mb மரபணு) ஆகியவற்றின் மிதமான குறைக்கப்பட்ட மரபணுக்களுக்கு கிரையோ-ஈஎம் ரைபோசோம் அமைப்பு தீர்மானிக்கப்பட்டது. இந்த கட்டமைப்புகள் rRNA பெருக்கத்தின் சில இழப்பு அண்டை ரைபோசோமால் புரதங்களுக்கு இடையே புதிய தொடர்புகளை உருவாக்குவதன் மூலமோ அல்லது புதிய msL131,32 ரைபோசோமால் புரதங்களைப் பெறுவதன் மூலமோ ஈடுசெய்யப்படுகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. என்செபாலிட்டோசூன் இனங்கள் (மரபணு ~2.5 மில்லியன் பிபி), அவற்றின் நெருங்கிய உறவினர் ஆர்டோஸ்போராவுடன் சேர்ந்து, யூகாரியோட்டுகளில் மரபணு குறைப்பின் இறுதி அளவை நிரூபிக்கின்றன - அவை 2000 க்கும் குறைவான புரத-குறியீட்டு மரபணுக்களைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் அவற்றின் ரைபோசோம்கள் rRNA விரிவாக்க துண்டுகள் (பாக்டீரியல் ரைபோசோம்களிலிருந்து யூகாரியோடிக் ரைபோசோம்களை வேறுபடுத்தும் rRNA துண்டுகள்) இல்லாமல் இருப்பது மட்டுமல்லாமல், ஈ. குனிகுலி மரபணுவில் ஹோமோலாக்குகள் இல்லாததால் நான்கு ரைபோசோமால் புரதங்களையும் கொண்டுள்ளன என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. எனவே, ஈ. குனிகுலி ரைபோசோம் மரபணு சிதைவுக்கு மூலக்கூறு தழுவலுக்கான முன்னர் அறியப்படாத உத்திகளை வெளிப்படுத்த முடியும் என்று நாங்கள் முடிவு செய்தோம்.
எங்கள் கிரையோ-ஈஎம் அமைப்பு, வகைப்படுத்தப்பட வேண்டிய மிகச்சிறிய யூகாரியோடிக் சைட்டோபிளாஸ்மிக் ரைபோசோமைக் குறிக்கிறது மற்றும் மரபணு குறைப்பின் இறுதி அளவு செல்லின் ஒருங்கிணைந்த மூலக்கூறு இயந்திரத்தின் கட்டமைப்பு, அசெம்பிளி மற்றும் பரிணாமத்தை எவ்வாறு பாதிக்கிறது என்பதைப் பற்றிய நுண்ணறிவை வழங்குகிறது. ஈ. குனிகுலி ரைபோசோம் ஆர்.என்.ஏ மடிப்பு மற்றும் ரைபோசோம் அசெம்பிளியின் பரவலாகப் பாதுகாக்கப்பட்ட பல கொள்கைகளை மீறுவதைக் கண்டறிந்தோம், மேலும் ஒரு புதிய, முன்னர் அறியப்படாத ரைபோசோமால் புரதத்தைக் கண்டுபிடித்தோம். மிகவும் எதிர்பாராத விதமாக, மைக்ரோஸ்போரிடியா ரைபோசோம்கள் சிறிய மூலக்கூறுகளை பிணைக்கும் திறனை உருவாக்கியுள்ளன என்பதைக் காட்டுகிறோம், மேலும் ஆர்ஆர்என்ஏ மற்றும் புரதங்களில் உள்ள துண்டிப்புகள் பரிணாம கண்டுபிடிப்புகளைத் தூண்டுகின்றன, அவை இறுதியில் ரைபோசோமில் பயனுள்ள குணங்களை வழங்கக்கூடும் என்று கருதுகிறோம்.
உயிரணுக்களுக்குள் உள்ள உயிரினங்களில் புரதங்கள் மற்றும் நியூக்ளிக் அமிலங்களின் பரிணாம வளர்ச்சியைப் பற்றிய நமது புரிதலை மேம்படுத்த, பாதிக்கப்பட்ட பாலூட்டிகளின் செல்களிலிருந்து ஈ. குனிகுலி வித்துகளை தனிமைப்படுத்த முடிவு செய்தோம். இதனால் அவற்றின் ரைபோசோம்களை சுத்திகரித்து இந்த ரைபோசோம்களின் கட்டமைப்பை தீர்மானிக்க முடியும். மைக்ரோஸ்போரிடியாவை ஒரு ஊட்டச்சத்து ஊடகத்தில் வளர்க்க முடியாது என்பதால், அதிக எண்ணிக்கையிலான ஒட்டுண்ணி மைக்ரோஸ்போரிடியாவைப் பெறுவது கடினம். அதற்கு பதிலாக, அவை ஹோஸ்ட் செல்லுக்குள் மட்டுமே வளர்ந்து இனப்பெருக்கம் செய்கின்றன. எனவே, ரைபோசோம் சுத்திகரிப்புக்காக ஈ. குனிகுலி பயோமாஸைப் பெற, பாலூட்டிகளின் சிறுநீரக செல் வரிசையான RK13 ஐ ஈ. குனிகுலி வித்துகளால் தொற்றி, இந்த பாதிக்கப்பட்ட செல்களை பல வாரங்களுக்கு வளர்த்து, ஈ. குனிகுலி வளரவும் பெருக்கவும் அனுமதித்தோம். சுமார் அரை சதுர மீட்டர் பரப்பளவு கொண்ட பாதிக்கப்பட்ட செல் மோனோலேயரைப் பயன்படுத்தி, சுமார் 300 மி.கி மைக்ரோஸ்போரிடியா வித்துகளை சுத்திகரித்து, ரைபோசோம்களை தனிமைப்படுத்த அவற்றைப் பயன்படுத்தினோம். பின்னர் கண்ணாடி மணிகளால் சுத்திகரிக்கப்பட்ட வித்துகளை சீர்குலைத்து, லைசேட்டுகளின் படிப்படியான பாலிஎதிலீன் கிளைகோல் பின்னத்தைப் பயன்படுத்தி கச்சா ரைபோசோம்களை தனிமைப்படுத்தினோம். இது கட்டமைப்பு பகுப்பாய்விற்காக தோராயமாக 300 µg மூல E. குனிகுலி ரைபோசோம்களைப் பெற எங்களுக்கு அனுமதித்தது.
பின்னர் விளைந்த ரைபோசோம் மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி கிரையோ-ஈஎம் படங்களைச் சேகரித்தோம், மேலும் பெரிய ரைபோசோமால் துணை அலகு, சிறிய துணை அலகு தலை மற்றும் சிறிய துணை அலகு ஆகியவற்றுடன் தொடர்புடைய முகமூடிகளைப் பயன்படுத்தி இந்தப் படங்களைச் செயலாக்கினோம். இந்தச் செயல்பாட்டின் போது, ​​சுமார் 108,000 ரைபோசோமால் துகள்களின் படங்களையும், 2.7 Å தெளிவுத்திறனுடன் கணக்கிடப்பட்ட கிரையோ-ஈஎம் படங்களையும் சேகரித்தோம் (துணை படங்கள் 1-3). பின்னர் ஈ. குனிகுலி ரைபோசோம்களுடன் தொடர்புடைய rRNA, ரைபோசோமால் புரதம் மற்றும் உறக்கநிலை காரணி Mdf1 ஆகியவற்றை மாதிரியாக்க கிரையோஇஎம் படங்களைப் பயன்படுத்தினோம் (படம் 1a, b).
a ஹைபர்னேஷன் காரணி Mdf1 (pdb id 7QEP) உடன் சிக்கலான E. குனிகுலி ரைபோசோமின் அமைப்பு. b ஹைபர்னேஷன் காரணி Mdf1 இன் வரைபடம் E. குனிகுலி ரைபோசோமுடன் தொடர்புடையது. c மைக்ரோஸ்போரிடியன் இனங்களில் மீட்கப்பட்ட rRNA ஐ அறியப்பட்ட ரைபோசோமல் கட்டமைப்புகளுடன் ஒப்பிடும் இரண்டாம் நிலை கட்டமைப்பு வரைபடம். டிகோடிங் தளம் (DC), சர்சினிசின் லூப் (SRL) மற்றும் பெப்டைடில் டிரான்ஸ்ஃபெரேஸ் மையம் (PTC) உள்ளிட்ட பெருக்கப்பட்ட rRNA துண்டுகள் (ES) மற்றும் ரைபோசோம் செயலில் உள்ள தளங்களின் இருப்பிடத்தை பேனல்கள் காட்டுகின்றன. d ஈ. குனிகுலி ரைபோசோமின் பெப்டைடில் டிரான்ஸ்ஃபெரேஸ் மையத்துடன் தொடர்புடைய எலக்ட்ரான் அடர்த்தி, இந்த வினையூக்க தளம் E. குனிகுலி ஒட்டுண்ணி மற்றும் H. சேபியன்கள் உட்பட அதன் ஹோஸ்ட்களில் ஒரே அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது என்பதைக் குறிக்கிறது. e, f டிகோடிங் மையத்தின் (e) தொடர்புடைய எலக்ட்ரான் அடர்த்தி மற்றும் டிகோடிங் மையத்தின் (f) திட்ட அமைப்பு, பல யூகாரியோட்டுகளில் A1491 (E. coli எண்) க்கு பதிலாக E. குனிகுலியில் U1491 எச்சங்கள் இருப்பதைக் குறிக்கிறது. இந்த மாற்றம் E. குனிகுலி இந்த செயலில் உள்ள தளத்தை குறிவைக்கும் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளுக்கு உணர்திறன் கொண்டதாக இருக்கலாம் என்பதைக் குறிக்கிறது.
முன்னர் நிறுவப்பட்ட V. necatrix மற்றும் P. locustae ரைபோசோம்களின் கட்டமைப்புகளுக்கு மாறாக (இரண்டு கட்டமைப்புகளும் ஒரே மைக்ரோஸ்போரிடியா குடும்பமான Nosematidae ஐக் குறிக்கின்றன மற்றும் ஒன்றுக்கொன்று மிகவும் ஒத்தவை), 31,32 E. cuniculi ரைபோசோம்கள் rRNA மற்றும் புரத துண்டு துண்டாக பல செயல்முறைகளுக்கு உட்படுகின்றன. மேலும் denaturation (துணை படங்கள் 4-6). rRNA இல், மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றங்களில் பெருக்கப்பட்ட 25S rRNA துண்டு ES12L இன் முழுமையான இழப்பு மற்றும் h39, h41 மற்றும் H18 ஹெலிகளின் பகுதியளவு சிதைவு ஆகியவை அடங்கும் (படம் 1c, துணை படம் 4). ரைபோசோமால் புரதங்களில், மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றங்களில் eS30 புரதத்தின் முழுமையான இழப்பு மற்றும் eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17 மற்றும் eS7 புரதங்களின் சுருக்கம் ஆகியவை அடங்கும் (துணை படங்கள் 4, 5).
இவ்வாறு, என்செபலோடோசூன்/ஆர்டோஸ்போரா இனங்களின் மரபணுக்களின் தீவிரக் குறைப்பு அவற்றின் ரைபோசோம் அமைப்பில் பிரதிபலிக்கிறது: கட்டமைப்பு பண்புகளுக்கு உட்பட்டு யூகாரியோடிக் சைட்டோபிளாஸ்மிக் ரைபோசோம்களில் ஈ. குனிகுலி ரைபோசோம்கள் புரத உள்ளடக்கத்தின் மிகவும் வியத்தகு இழப்பை அனுபவிக்கின்றன, மேலும் யூகாரியோட்டுகளில் மட்டுமல்ல, வாழ்க்கையின் மூன்று களங்களிலும் பரவலாகப் பாதுகாக்கப்படும் அந்த ஆர்ஆர்என்ஏ மற்றும் புரதத் துண்டுகள் கூட அவற்றில் இல்லை. ஈ. குனிகுலி ரைபோசோமின் அமைப்பு இந்த மாற்றங்களுக்கான முதல் மூலக்கூறு மாதிரியை வழங்குகிறது மற்றும் ஒப்பீட்டு மரபியல் மற்றும் உள்செல்லுலார் உயிரி மூலக்கூறு அமைப்பு ஆய்வுகள் இரண்டாலும் கவனிக்கப்படாத பரிணாம நிகழ்வுகளை வெளிப்படுத்துகிறது (துணை படம் 7). கீழே, இந்த நிகழ்வுகள் ஒவ்வொன்றையும் அவற்றின் சாத்தியமான பரிணாம தோற்றம் மற்றும் ரைபோசோம் செயல்பாட்டில் அவற்றின் சாத்தியமான தாக்கத்துடன் விவரிக்கிறோம்.
பின்னர், பெரிய rRNA துண்டிப்புகளுக்கு கூடுதலாக, E. cuniculi ரைபோசோம்கள் அவற்றின் செயலில் உள்ள தளங்களில் ஒன்றில் rRNA மாறுபாடுகளைக் கொண்டிருப்பதைக் கண்டறிந்தோம். E. cuniculi ரைபோசோமின் பெப்டைடைல் டிரான்ஸ்ஃபெரேஸ் மையம் மற்ற யூகாரியோடிக் ரைபோசோம்களைப் போலவே அதே அமைப்பைக் கொண்டிருந்தாலும் (படம் 1d), நியூக்ளியோடைடு 1491 இல் வரிசை மாறுபாடு காரணமாக டிகோடிங் மையம் வேறுபடுகிறது (E. coli எண், படம் 1e, f). யூகாரியோடிக் ரைபோசோம்களின் டிகோடிங் தளத்தில் பொதுவாக பாக்டீரியா வகை எச்சங்கள் A1408 மற்றும் G1491 உடன் ஒப்பிடும்போது G1408 மற்றும் A1491 எச்சங்கள் இருப்பதால் இந்த அவதானிப்பு முக்கியமானது. இந்த மாறுபாடு ரைபோசோமல் நுண்ணுயிர் எதிர்ப்பிகளின் அமினோகிளைகோசைடு குடும்பத்திற்கும் டிகோடிங் தளத்தை இலக்காகக் கொண்ட பிற சிறிய மூலக்கூறுகளுக்கும் பாக்டீரியா மற்றும் யூகாரியோடிக் ரைபோசோம்களின் வெவ்வேறு உணர்திறனை அடிக்கோடிட்டுக் காட்டுகிறது. E. cuniculi ரைபோசோமின் டிகோடிங் தளத்தில், எச்சம் A1491 U1491 உடன் மாற்றப்பட்டது, இது இந்த செயலில் உள்ள தளத்தை இலக்காகக் கொண்ட சிறிய மூலக்கூறுகளுக்கு ஒரு தனித்துவமான பிணைப்பு இடைமுகத்தை உருவாக்கும் திறன் கொண்டது. அதே A14901 மாறுபாடு P. locustae மற்றும் V. necatrix போன்ற பிற மைக்ரோஸ்போரிடியாக்களிலும் உள்ளது, இது மைக்ரோஸ்போரிடியா இனங்களிடையே பரவலாக இருப்பதைக் குறிக்கிறது (படம் 1f).
எங்கள் E. cuniculi ரைபோசோம் மாதிரிகள் வளர்சிதை மாற்ற ரீதியாக செயலற்ற வித்திகளிலிருந்து தனிமைப்படுத்தப்பட்டதால், மன அழுத்தம் அல்லது பட்டினி நிலைமைகளின் கீழ் முன்னர் விவரிக்கப்பட்ட ரைபோசோம் பிணைப்புக்காக E. cuniculi இன் கிரையோ-EM வரைபடத்தை நாங்கள் சோதித்தோம். உறக்கநிலை காரணிகள் 31,32,36,37, 38. உறக்கநிலை ரைபோசோமின் முன்னர் நிறுவப்பட்ட கட்டமைப்பை E. cuniculi ரைபோசோமின் கிரையோ-EM வரைபடத்துடன் பொருத்தினோம். டாக்கிங்கிற்கு, S. cerevisiae ரைபோசோம்கள் உறக்கநிலை காரணி Stm138 உடன் சிக்கலாகவும், Lso232 காரணியுடன் சிக்கலாகவும், V. necatrix ரைபோசோம்கள் Mdf1 மற்றும் Mdf231 காரணிகளுடன் சிக்கலாகவும் பயன்படுத்தப்பட்டன. அதே நேரத்தில், மீதமுள்ள காரணி Mdf1 உடன் தொடர்புடைய கிரையோ-EM அடர்த்தியைக் கண்டறிந்தோம். V. நெகாட்ரிக்ஸ் ரைபோசோமுடன் Mdf1 பிணைப்பைப் போலவே, Mdf1, E. குனிகுலி ரைபோசோமுடனும் பிணைக்கிறது, அங்கு அது ரைபோசோமின் E தளத்தைத் தடுக்கிறது, ஒட்டுண்ணி வித்திகள் உடல் செயலிழந்தவுடன் வளர்சிதை மாற்ற ரீதியாக செயலற்றதாக மாறும்போது ரைபோசோம்கள் கிடைக்க உதவக்கூடும் (படம் 2).
ஒட்டுண்ணி வித்திகள் வளர்சிதை மாற்ற ரீதியாக செயலற்றதாக மாறும்போது, ​​ரைபோசோமை செயலிழக்கச் செய்ய உதவும் ரைபோசோமின் E தளத்தை Mdf1 தடுக்கிறது. E. குனிகுலி ரைபோசோமின் கட்டமைப்பில், புரதத் தொகுப்பின் போது ரைபோசோமிலிருந்து டீசைலேட்டட் டிஆர்என்ஏவை வெளியிடுவதற்கு உதவும் ரைபோசோமின் ஒரு பகுதியான L1 ரைபோசோம் தண்டுடன் Mdf1 முன்னர் அறியப்படாத தொடர்பை உருவாக்குகிறது என்பதைக் கண்டறிந்தோம். இந்த தொடர்புகள், டீசைலேட்டட் டிஆர்என்ஏவைப் போலவே அதே பொறிமுறையைப் பயன்படுத்தி ரைபோசோமிலிருந்து Mdf1 பிரிகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது, இது புரதத் தொகுப்பை மீண்டும் செயல்படுத்த ரைபோசோம் Mdf1 ஐ எவ்வாறு நீக்குகிறது என்பதற்கான சாத்தியமான விளக்கத்தை வழங்குகிறது.
இருப்பினும், எங்கள் அமைப்பு Mdf1 மற்றும் L1 ரைபோசோம் கால் (புரதத் தொகுப்பின் போது ரைபோசோமிலிருந்து டீசிலேட்டட் டிஆர்என்ஏவை வெளியிட உதவும் ரைபோசோமின் பகுதி) இடையே ஒரு அறியப்படாத தொடர்பை வெளிப்படுத்தியது. குறிப்பாக, டீசிலேட்டட் டிஆர்என்ஏ மூலக்கூறின் முழங்கை பிரிவைப் போலவே Mdf1 அதே தொடர்புகளைப் பயன்படுத்துகிறது (படம் 2). முன்னர் அறியப்படாத இந்த மூலக்கூறு மாதிரியாக்கம், டீசிலேட்டட் டிஆர்என்ஏ போன்ற அதே பொறிமுறையைப் பயன்படுத்தி ரைபோசோமிலிருந்து எம்டிஎஃப்1 பிரிகிறது என்பதைக் காட்டியது, இது புரதத் தொகுப்பை மீண்டும் செயல்படுத்த ரைபோசோம் இந்த உறக்கநிலை காரணியை எவ்வாறு நீக்குகிறது என்பதை விளக்குகிறது.
rRNA மாதிரியை உருவாக்கும்போது, ​​E. cuniculi ரைபோசோமில் அசாதாரணமாக மடிந்த rRNA துண்டுகள் இருப்பதைக் கண்டறிந்தோம், இதை நாங்கள் இணைத்த rRNA என்று அழைத்தோம் (படம் 3). வாழ்க்கையின் மூன்று களங்களையும் உள்ளடக்கிய ரைபோசோம்களில், rRNA பெரும்பாலான rRNA தளங்கள் அடிப்படை ஜோடியாக ஜோடியாக மடிந்து அல்லது ரைபோசோமால் புரதங்களுடன் தொடர்பு கொள்ளும் கட்டமைப்புகளாக மடிகின்றன38,39,40. இருப்பினும், E. cuniculi ரைபோசோம்களில், rRNAகள் அவற்றின் சில சுருள்களை விரிவடைந்த rRNA பகுதிகளாக மாற்றுவதன் மூலம் இந்த மடிப்பு கொள்கையை மீறுவதாகத் தெரிகிறது.
S. cerevisiae, V. necatrix மற்றும் E. cuniculi ஆகியவற்றில் H18 25S rRNA சுருள் அமைப்பு. பொதுவாக, மூன்று உயிர் களங்களில் பரவியுள்ள ரைபோசோம்களில், இந்த இணைப்பான் 24 முதல் 34 எச்சங்களைக் கொண்ட ஒரு RNA சுருள் சுருளாகச் சுருளுகிறது. மைக்ரோஸ்போரிடியாவில், இதற்கு நேர்மாறாக, இந்த rRNA இணைப்பான் படிப்படியாக 12 எச்சங்களை மட்டுமே கொண்ட இரண்டு ஒற்றை-இழை யூரிடின் நிறைந்த இணைப்பிகளாகக் குறைக்கப்படுகிறது. இந்த எச்சங்களில் பெரும்பாலானவை கரைப்பான்களுக்கு வெளிப்படும். ஒட்டுண்ணி மைக்ரோஸ்போரிடியா rRNA மடிப்பின் பொதுவான கொள்கைகளை மீறுவதாகத் தோன்றுகிறது, அங்கு rRNA தளங்கள் பொதுவாக மற்ற தளங்களுடன் இணைக்கப்படுகின்றன அல்லது rRNA-புரத தொடர்புகளில் ஈடுபடுகின்றன. மைக்ரோஸ்போரிடியாவில், சில rRNA துண்டுகள் ஒரு சாதகமற்ற மடிப்பைப் பெறுகின்றன, இதில் முந்தைய rRNA சுருள் கிட்டத்தட்ட ஒரு நேர் கோட்டில் நீளமான ஒற்றை-இழை துண்டாக மாறுகிறது. இந்த அசாதாரண பகுதிகளின் இருப்பு மைக்ரோஸ்போரிடியா rRNA குறைந்தபட்ச எண்ணிக்கையிலான RNA தளங்களைப் பயன்படுத்தி தொலைதூர rRNA துண்டுகளை பிணைக்க அனுமதிக்கிறது.
இந்த பரிணாம மாற்றத்தின் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க உதாரணத்தை H18 25S rRNA ஹெலிக்ஸில் காணலாம் (படம் 3). E. coli இலிருந்து மனிதர்கள் வரையிலான இனங்களில், இந்த rRNA ஹெலிக்ஸின் தளங்கள் 24-32 நியூக்ளியோடைடுகளைக் கொண்டுள்ளன, அவை சற்று ஒழுங்கற்ற ஹெலிக்ஸை உருவாக்குகின்றன. V. necatrix மற்றும் P. locustae இலிருந்து முன்னர் அடையாளம் காணப்பட்ட ரைபோசோமால் கட்டமைப்புகளில், 31,32 H18 ஹெலிக்ஸின் தளங்கள் பகுதியளவு சுருள் இல்லாமல் உள்ளன, ஆனால் நியூக்ளியோடைடு அடிப்படை ஜோடி பாதுகாக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், E. cuniculi இல் இந்த rRNA துண்டு மிகக் குறுகிய இணைப்பிகளாக மாறுகிறது 228UUUGU232 மற்றும் 301UUUUUUUU307. வழக்கமான rRNA துண்டுகளைப் போலல்லாமல், இந்த யூரிடின் நிறைந்த இணைப்பிகள் ரைபோசோமால் புரதங்களுடன் சுருட்டுவதில்லை அல்லது விரிவான தொடர்பை ஏற்படுத்துவதில்லை. அதற்கு பதிலாக, அவை கரைப்பான்-திறந்த மற்றும் முழுமையாக விரிவடைந்த கட்டமைப்புகளை ஏற்றுக்கொள்கின்றன, இதில் rRNA இழைகள் கிட்டத்தட்ட நேராக நீட்டிக்கப்படுகின்றன. H16 மற்றும் H18 rRNA சுருள்களுக்கு இடையிலான 33 Å இடைவெளியை நிரப்ப E. குனிகுலி எவ்வாறு 12 RNA தளங்களை மட்டுமே பயன்படுத்துகிறது என்பதை இந்த நீட்டிக்கப்பட்ட அமைப்பு விளக்குகிறது, அதே நேரத்தில் மற்ற இனங்கள் இடைவெளியை நிரப்ப குறைந்தது இரண்டு மடங்கு rRNA தளங்கள் தேவைப்படுகின்றன.
இவ்வாறு, ஆற்றல் மிக்க சாதகமற்ற மடிப்பு மூலம், ஒட்டுண்ணி மைக்ரோஸ்போரிடியா வாழ்க்கையின் மூன்று களங்களிலும் உள்ள உயிரினங்களில் பரவலாகப் பாதுகாக்கப்படும் அந்த rRNA பிரிவுகளைக் கூட சுருக்க ஒரு உத்தியை உருவாக்கியுள்ளது என்பதை நாம் நிரூபிக்க முடியும். வெளிப்படையாக, rRNA ஹெலிகளை குறுகிய பாலி-U இணைப்பிகளாக மாற்றும் பிறழ்வுகளைக் குவிப்பதன் மூலம், E. குனிகுலி தொலைதூர rRNA துண்டுகளின் பிணைப்புக்கு முடிந்தவரை குறைவான நியூக்ளியோடைடுகளைக் கொண்ட அசாதாரண rRNA துண்டுகளை உருவாக்க முடியும். மைக்ரோஸ்போரிடியா அவற்றின் கட்டமைப்பு மற்றும் செயல்பாட்டு ஒருமைப்பாட்டை இழக்காமல் அவற்றின் அடிப்படை மூலக்கூறு கட்டமைப்பில் வியத்தகு குறைப்பை எவ்வாறு அடைந்தது என்பதை இது விளக்க உதவுகிறது.
E. cuniculi rRNA இன் மற்றொரு அசாதாரண அம்சம், தடித்தல் இல்லாமல் rRNA தோன்றுவது (படம் 4). பல்ஜ்கள் என்பது அடிப்படை ஜோடிகள் இல்லாத நியூக்ளியோடைடுகள் ஆகும், அவை RNA ஹெலிக்ஸில் ஒளிந்து கொள்வதற்குப் பதிலாக வெளியே செல்கின்றன. பெரும்பாலான rRNA புரோட்ரூஷன்கள் மூலக்கூறு பசைகளாகச் செயல்படுகின்றன, அருகிலுள்ள ரைபோசோமால் புரதங்கள் அல்லது பிற rRNA துண்டுகளை பிணைக்க உதவுகின்றன. சில புடைப்புகள் கீல்களாகச் செயல்படுகின்றன, இதனால் rRNA ஹெலிக்ஸ் உற்பத்தி புரத தொகுப்புக்கு உகந்ததாக நெகிழ்ந்து மடிகிறது [41].
a ஒரு rRNA புரோட்ரஷன் (S. cerevisiae எண்முறை) E. cuniculi ரைபோசோம் அமைப்பில் இல்லை, ஆனால் பெரும்பாலான பிற யூகாரியோட்டுகளில் உள்ளது b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens மற்றும் E. cuniculi உள் ரைபோசோம்கள். ஒட்டுண்ணிகள் பல பண்டைய, மிகவும் பாதுகாக்கப்பட்ட rRNA வீக்கங்களைக் கொண்டிருக்கவில்லை. இந்த தடித்தல்கள் ரைபோசோம் அமைப்பை உறுதிப்படுத்துகின்றன; எனவே, மைக்ரோஸ்போரிடியாவில் அவை இல்லாதது மைக்ரோஸ்போரிடியா ஒட்டுண்ணிகளில் rRNA மடிப்பின் குறைந்த நிலைத்தன்மையைக் குறிக்கிறது. P தண்டுகளுடன் (பாக்டீரியாவில் L7/L12 தண்டுகள்) ஒப்பிடுகையில் rRNA புடைப்புகளின் இழப்பு சில நேரங்களில் இழந்த புடைப்புகளுக்கு அடுத்ததாக புதிய புடைப்புகள் தோன்றுவதோடு ஒத்துப்போகிறது என்பதைக் காட்டுகிறது. 23S/28S rRNA இல் உள்ள H42 ஹெலிக்ஸ் ஒரு பண்டைய புடைப்பைக் கொண்டுள்ளது (Saccharomyces cerevisiae இல் U1206) வாழ்க்கையின் மூன்று களங்களில் அதன் பாதுகாப்பின் காரணமாக குறைந்தது 3.5 பில்லியன் ஆண்டுகள் பழமையானது என மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. மைக்ரோஸ்போரிடியாவில், இந்த புடைப்பு நீக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், இழந்த வீக்கத்திற்கு அடுத்ததாக ஒரு புதிய வீக்கம் தோன்றியது (E. cuniculi இல் A1306).
வியக்கத்தக்க வகையில், மற்ற யூகாரியோட்டுகளில் பாதுகாக்கப்பட்ட 30க்கும் மேற்பட்ட வீக்கங்கள் உட்பட, பிற உயிரினங்களில் காணப்படும் பெரும்பாலான rRNA வீக்கங்கள் E. குனிகுலி ரைபோசோம்களில் இல்லை என்பதைக் கண்டறிந்தோம் (படம் 4a). இந்த இழப்பு ரைபோசோமால் துணைக்குழுக்களுக்கும் அருகிலுள்ள rRNA ஹெலிகளுக்கும் இடையிலான பல தொடர்புகளை நீக்குகிறது, சில நேரங்களில் ரைபோசோமுக்குள் பெரிய வெற்று வெற்றிடங்களை உருவாக்குகிறது, இது பாரம்பரிய ரைபோசோம்களுடன் ஒப்பிடும்போது E. குனிகுலி ரைபோசோமை அதிக நுண்துளைகளாக ஆக்குகிறது (படம் 4b). குறிப்பிடத்தக்க வகையில், இந்த வீக்கங்களில் பெரும்பாலானவை முன்னர் அடையாளம் காணப்பட்ட V. நெகாட்ரிக்ஸ் மற்றும் P. லோகஸ்டே ரைபோசோம் கட்டமைப்புகளிலும் இழக்கப்பட்டதைக் கண்டறிந்தோம், அவை முந்தைய கட்டமைப்பு பகுப்பாய்வுகளால் கவனிக்கப்படவில்லை31,32.
சில நேரங்களில் rRNA புடைப்புகளின் இழப்பு, இழந்த புடைப்புக்கு அடுத்ததாக புதிய புடைப்புகளின் வளர்ச்சியுடன் சேர்ந்துள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, ரைபோசோமால் P-தண்டு U1208 புடைப்பைக் கொண்டுள்ளது (சாக்கரோமைசஸ் செரிவிசியாவில்), இது E. coli இலிருந்து மனிதர்களுக்கு உயிர் பிழைத்தது, எனவே இது 3.5 பில்லியன் ஆண்டுகள் பழமையானது என மதிப்பிடப்பட்டுள்ளது. புரதத் தொகுப்பின் போது, ​​இந்த புடைப்பு P தண்டு திறந்த மற்றும் மூடிய இணக்கங்களுக்கு இடையில் நகர உதவுகிறது, இதனால் ரைபோசோம் மொழிபெயர்ப்பு காரணிகளை சேர்த்து அவற்றை செயலில் உள்ள தளத்திற்கு வழங்க முடியும். E. cuniculi ரைபோசோம்களில், இந்த தடித்தல் இல்லை; இருப்பினும், மூன்று அடிப்படை ஜோடிகளில் மட்டுமே அமைந்துள்ள ஒரு புதிய தடித்தல் (G883) P தண்டுகளின் உகந்த நெகிழ்வுத்தன்மையை மீட்டெடுப்பதற்கு பங்களிக்கும் (படம் 4c).
வீக்கம் இல்லாத rRNA பற்றிய எங்கள் தரவு, rRNA குறைப்பு என்பது ரைபோசோமின் மேற்பரப்பில் உள்ள rRNA கூறுகளின் இழப்போடு மட்டுப்படுத்தப்படவில்லை, ஆனால் ரைபோசோம் கருவையும் உள்ளடக்கியது, இது சுதந்திரமாக வாழும் உயிரணுக்களில் விவரிக்கப்படாத ஒட்டுண்ணி-குறிப்பிட்ட மூலக்கூறு குறைபாட்டை உருவாக்குகிறது. வாழும் இனங்கள் காணப்படுகின்றன.
கேனானிகல் ரைபோசோமால் புரதங்கள் மற்றும் rRNA மாதிரியாக்கிய பிறகு, வழக்கமான ரைபோசோமால் கூறுகள் கிரையோ-EM படத்தின் மூன்று பகுதிகளை விளக்க முடியாது என்பதைக் கண்டறிந்தோம். இந்த துண்டுகளில் இரண்டு சிறிய மூலக்கூறுகள் அளவில் உள்ளன (படம் 5, துணை படம் 8). முதல் பிரிவு ரைபோசோமால் புரதங்கள் uL15 மற்றும் eL18 க்கு இடையில் பொதுவாக eL18 இன் C-முனையத்தால் ஆக்கிரமிக்கப்பட்ட நிலையில் உள்ளது, இது E. குனிகுலியில் சுருக்கப்பட்டது. இந்த மூலக்கூறின் அடையாளத்தை நாம் தீர்மானிக்க முடியாவிட்டாலும், இந்த அடர்த்தி தீவின் அளவு மற்றும் வடிவம் ஸ்பெர்மிடின் மூலக்கூறுகளின் இருப்பால் நன்கு விளக்கப்படுகிறது. ரைபோசோமுடன் அதன் பிணைப்பு uL15 புரதங்களில் (Asp51 மற்றும் Arg56) மைக்ரோஸ்போரிடியா-குறிப்பிட்ட பிறழ்வுகளால் உறுதிப்படுத்தப்படுகிறது, இது uL15 சிறிய மூலக்கூறை ஒரு ரைபோசோமால் கட்டமைப்பில் மடிக்க அனுமதிக்கும் என்பதால், இந்த சிறிய மூலக்கூறுக்கான ரைபோசோமின் தொடர்பை அதிகரிப்பதாகத் தெரிகிறது. துணை படம் 2). 8, கூடுதல் தரவு 1, 2).
E. cuniculi ரைபோசோமுடன் பிணைக்கப்பட்ட ரைபோஸுக்கு வெளியே நியூக்ளியோடைடுகள் இருப்பதைக் காட்டும் Cryo-EM இமேஜிங். E. cuniculi ரைபோசோமில், இந்த நியூக்ளியோடைடு பெரும்பாலான பிற யூகாரியோடிக் ரைபோசோம்களில் 25S rRNA A3186 நியூக்ளியோடைடு (சாக்கரோமைசஸ் செரிவிசியா எண்) போன்ற அதே இடத்தைப் பிடித்துள்ளது. b E. cuniculi இன் ரைபோசோமால் கட்டமைப்பில், இந்த நியூக்ளியோடைடு ரைபோசோமால் புரதங்கள் uL9 மற்றும் eL20 க்கு இடையில் அமைந்துள்ளது, இதன் மூலம் இரண்டு புரதங்களுக்கு இடையிலான தொடர்பை உறுதிப்படுத்துகிறது. cd மைக்ரோஸ்போரிடியா இனங்களுக்கிடையில் eL20 வரிசை பாதுகாப்பு பகுப்பாய்வு. மைக்ரோஸ்போரிடியா இனங்களின் (c) பைலோஜெனடிக் மரம் மற்றும் eL20 புரதத்தின் (d) பல வரிசை சீரமைப்பு ஆகியவை நியூக்ளியோடைடு-பிணைப்பு எச்சங்கள் F170 மற்றும் K172 ஆகியவை பெரும்பாலான பொதுவான மைக்ரோஸ்போரிடியாவில் பாதுகாக்கப்படுகின்றன என்பதைக் காட்டுகின்றன, S. lophii தவிர, ES39L rRNA நீட்டிப்பைத் தக்கவைத்த ஆரம்பகால கிளைக்கும் மைக்ரோஸ்போரிடியாவைத் தவிர, ES39L rRNA நீட்டிப்பைத் தக்க வைத்துக் கொண்டன. e இந்த எண்ணிக்கை, நியூக்ளியோடைடு-பிணைப்பு எச்சங்கள் F170 மற்றும் K172 ஆகியவை மிகவும் குறைக்கப்பட்ட மைக்ரோஸ்போரிடியா மரபணுவின் eL20 இல் மட்டுமே உள்ளன, ஆனால் மற்ற யூகாரியோட்டுகளில் இல்லை என்பதைக் காட்டுகிறது. ஒட்டுமொத்தமாக, இந்த தரவுகள் மைக்ரோஸ்போரிடியன் ரைபோசோம்கள் AMP மூலக்கூறுகளை பிணைத்து, ரைபோசோமால் கட்டமைப்பில் புரத-புரத தொடர்புகளை உறுதிப்படுத்த அவற்றைப் பயன்படுத்தும் ஒரு நியூக்ளியோடைடு பிணைப்பு தளத்தை உருவாக்கியுள்ளன என்பதைக் காட்டுகின்றன. மைக்ரோஸ்போரிடியாவில் இந்த பிணைப்பு தளத்தின் உயர் பாதுகாப்பு மற்றும் பிற யூகாரியோட்டுகளில் அதன் இல்லாமை, இந்த தளம் மைக்ரோஸ்போரிடியாவிற்கு தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட உயிர்வாழும் நன்மையை வழங்கக்கூடும் என்று கூறுகிறது. எனவே, மைக்ரோஸ்போரிடியா ரைபோசோமில் உள்ள நியூக்ளியோடைடு-பிணைப்பு பாக்கெட், முன்னர் விவரிக்கப்பட்டபடி ஒரு சிதைந்த அம்சமாகவோ அல்லது rRNA சிதைவின் இறுதி வடிவமாகவோ தெரியவில்லை, மாறாக மைக்ரோஸ்போரிடியா ரைபோசோமை நேரடியாக சிறிய மூலக்கூறுகளை பிணைக்க அனுமதிக்கும் ஒரு பயனுள்ள பரிணாம கண்டுபிடிப்பு, அவற்றை மூலக்கூறு கட்டுமானத் தொகுதிகளாகப் பயன்படுத்துகிறது. ரைபோசோம்களுக்கான கட்டுமானத் தொகுதிகள். இந்த கண்டுபிடிப்பு மைக்ரோஸ்போரிடியா ரைபோசோமை அதன் கட்டமைப்பு கட்டுமானத் தொகுதியாக ஒரு ஒற்றை நியூக்ளியோடைடைப் பயன்படுத்த அறியப்பட்ட ஒரே ரைபோசோமாக ஆக்குகிறது. f நியூக்ளியோடைடு பிணைப்பிலிருந்து பெறப்பட்ட கருதுகோள் பரிணாம பாதை.
இரண்டாவது குறைந்த மூலக்கூறு எடை அடர்த்தி ரைபோசோமால் புரதங்கள் uL9 மற்றும் eL30 க்கு இடையிலான இடைமுகத்தில் அமைந்துள்ளது (படம் 5a). இந்த இடைமுகம் முன்னர் சாக்கரோமைசஸ் செரிவிசியா ரைபோசோமின் கட்டமைப்பில் rRNA A3186 இன் 25S நியூக்ளியோடைடுக்கான பிணைப்பு தளமாக விவரிக்கப்பட்டது (ES39L rRNA நீட்டிப்பின் ஒரு பகுதி)38. சிதைந்த P. locustae ES39L ரைபோசோம்களில், இந்த இடைமுகம் அறியப்படாத ஒற்றை நியூக்ளியோடைடு 31 ஐ பிணைக்கிறது என்று காட்டப்பட்டது, மேலும் இந்த நியூக்ளியோடைடு rRNA இன் குறைக்கப்பட்ட இறுதி வடிவம் என்று கருதப்படுகிறது, இதில் rRNA இன் நீளம் ~130-230 தளங்கள். ES39L ஒரு ஒற்றை நியூக்ளியோடைடு 32.43 ஆக குறைக்கப்படுகிறது. அடர்த்தியை நியூக்ளியோடைடுகளால் விளக்க முடியும் என்ற கருத்தை எங்கள் கிரையோ-EM படங்கள் ஆதரிக்கின்றன. இருப்பினும், எங்கள் கட்டமைப்பின் உயர் தெளிவுத்திறன் இந்த நியூக்ளியோடைடு ஒரு எக்ஸ்ட்ராரிபோசோமல் மூலக்கூறு, ஒருவேளை AMP (படம் 5a, b) என்பதைக் காட்டியது.
பின்னர் நியூக்ளியோடைடு பிணைப்பு தளம் E. cuniculi ரைபோசோமில் தோன்றியதா அல்லது அது முன்பு இருந்ததா என்று கேட்டோம். நியூக்ளியோடைடு பிணைப்பு முக்கியமாக eL30 ரைபோசோமல் புரதத்தில் உள்ள Phe170 மற்றும் Lys172 எச்சங்களால் மத்தியஸ்தம் செய்யப்படுவதால், 4396 பிரதிநிதி யூகாரியோட்களில் இந்த எச்சங்களின் பாதுகாப்பை நாங்கள் மதிப்பிட்டோம். மேலே உள்ள uL15 ஐப் போலவே, Phe170 மற்றும் Lys172 எச்சங்கள் வழக்கமான மைக்ரோஸ்போரிடியாவில் மட்டுமே அதிகமாகப் பாதுகாக்கப்படுகின்றன, ஆனால் வித்தியாசமான மைக்ரோஸ்போரிடியா மிட்டோஸ்போரிடியம் மற்றும் ஆம்பியாம்பிளிஸ் உள்ளிட்ட பிற யூகாரியோட்களில் இல்லை என்பதைக் கண்டறிந்தோம், இதில் ES39L rRNA துண்டு குறைக்கப்படவில்லை 44, 45, 46 (படம் 5c). -e).
ஒன்றாக எடுத்துக்கொண்டால், இந்தத் தரவுகள், ஈ. குனிகுலி மற்றும் பிற கேனானிகல் மைக்ரோஸ்போரிடியாக்கள், rRNA மற்றும் புரத அளவுகளில் ஏற்படும் சரிவை ஈடுசெய்ய, ரைபோசோம் கட்டமைப்பில் அதிக எண்ணிக்கையிலான சிறிய வளர்சிதை மாற்றங்களைத் திறம்படப் பிடிக்கும் திறனை உருவாக்கியுள்ளன என்ற கருத்தை ஆதரிக்கின்றன. அவ்வாறு செய்வதன் மூலம், ரைபோசோமுக்கு வெளியே நியூக்ளியோடைடுகளை பிணைக்கும் தனித்துவமான திறனை அவர்கள் உருவாக்கியுள்ளனர், ஒட்டுண்ணி மூலக்கூறு கட்டமைப்புகள் ஏராளமான சிறிய வளர்சிதை மாற்றங்களைப் பிடித்து, சிதைந்த RNA மற்றும் புரதத் துண்டுகளின் கட்டமைப்பு பிரதிபலிப்புகளாகப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் ஈடுசெய்கின்றன என்பதைக் காட்டுகிறது.
எங்கள் கிரையோ-ஈஎம் வரைபடத்தின் மூன்றாவது உருவகப்படுத்தப்படாத பகுதி, பெரிய ரைபோசோமால் துணை அலகில் காணப்படுகிறது. எங்கள் வரைபடத்தின் ஒப்பீட்டளவில் உயர் தெளிவுத்திறன் (2.6 Å) இந்த அடர்த்தி பெரிய பக்கச் சங்கிலி எச்சங்களின் தனித்துவமான சேர்க்கைகளைக் கொண்ட புரதங்களுக்குச் சொந்தமானது என்பதைக் குறிக்கிறது, இது இந்த அடர்த்தியை முன்னர் அறியப்படாத ரைபோசோமால் புரதமாக அடையாளம் காண அனுமதித்தது, அதை நாங்கள் அடையாளம் கண்டோம். இது msL2 (மைக்ரோஸ்போரிடியா-குறிப்பிட்ட புரதம் L2) (முறைகள், படம் 6) என்று பெயரிடப்பட்டது. எங்கள் ஹோமோலஜி தேடல், msL2 என்செபாலிட்டர் மற்றும் ஓரோஸ்போரிடியா இனத்தின் மைக்ரோஸ்போரிடியா கிளேடில் பாதுகாக்கப்படுகிறது, ஆனால் பிற மைக்ரோஸ்போரிடியா உட்பட பிற உயிரினங்களில் இல்லை என்பதைக் காட்டுகிறது. ரைபோசோமால் கட்டமைப்பில், நீட்டிக்கப்பட்ட ES31L rRNA இழப்பால் உருவாக்கப்பட்ட இடைவெளியை msL2 ஆக்கிரமித்துள்ளது. இந்த வெற்றிடத்தில், msL2 rRNA மடிப்பை நிலைப்படுத்த உதவுகிறது மற்றும் ES31L இன் இழப்பை ஈடுசெய்ய முடியும் (படம் 6).
E. cuniculi ரைபோசோம்களில் காணப்படும் மைக்ரோஸ்போரிடியா-குறிப்பிட்ட ரைபோசோமல் புரதம் msL2 இன் எலக்ட்ரான் அடர்த்தி மற்றும் மாதிரி. b சாக்கரோமைசஸ் செரிவிசியாவின் 80S ரைபோசோம் உட்பட பெரும்பாலான யூகாரியோடிக் ரைபோசோம்கள், பெரும்பாலான மைக்ரோஸ்போரிடியன் இனங்களில் இழந்த ES19L rRNA பெருக்கத்தைக் கொண்டுள்ளன. V. நெகாட்ரிக்ஸ் மைக்ரோஸ்போரிடியா ரைபோசோமின் முன்னர் நிறுவப்பட்ட அமைப்பு, இந்த ஒட்டுண்ணிகளில் ES19L இன் இழப்பு புதிய msL1 ரைபோசோமல் புரதத்தின் பரிணாம வளர்ச்சியால் ஈடுசெய்யப்படுகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது. இந்த ஆய்வில், E. cuniculi ரைபோசோம் ES19L இன் இழப்புக்கு வெளிப்படையான இழப்பீடாக கூடுதல் ரைபோசோமல் RNA மிமிக் புரதத்தையும் உருவாக்கியதைக் கண்டறிந்தோம். இருப்பினும், msL2 (தற்போது கருதுகோள் ECU06_1135 புரதமாகக் குறிப்பிடப்படுகிறது) மற்றும் msL1 ஆகியவை வெவ்வேறு கட்டமைப்பு மற்றும் பரிணாம தோற்றங்களைக் கொண்டுள்ளன. c பரிணாம ரீதியாக தொடர்பில்லாத msL1 மற்றும் msL2 ரைபோசோமால் புரதங்களின் தலைமுறையின் இந்தக் கண்டுபிடிப்பு, ரைபோசோம்கள் அவற்றின் rRNA இல் தீங்கு விளைவிக்கும் பிறழ்வுகளைக் குவித்தால், நெருங்கிய தொடர்புடைய உயிரினங்களின் ஒரு சிறிய துணைக்குழுவிலும் கூட அவை முன்னோடியில்லாத அளவிலான கலவை பன்முகத்தன்மையை அடைய முடியும் என்பதைக் குறிக்கிறது. இந்த கண்டுபிடிப்பு மைட்டோகாண்ட்ரியல் ரைபோசோமின் தோற்றம் மற்றும் பரிணாமத்தை தெளிவுபடுத்த உதவும், இது மிகவும் குறைக்கப்பட்ட rRNA மற்றும் இனங்கள் முழுவதும் புரத கலவையில் அசாதாரண மாறுபாட்டிற்கு பெயர் பெற்றது.
பின்னர் msL2 புரதத்தை, V. necatrix ரைபோசோமில் காணப்படும் ஒரே அறியப்பட்ட மைக்ரோஸ்போரிடியா-குறிப்பிட்ட ரைபோசோமால் புரதமான, முன்னர் விவரிக்கப்பட்ட msL1 புரதத்துடன் ஒப்பிட்டோம். msL1 மற்றும் msL2 பரிணாம ரீதியாக தொடர்புடையதா என்பதை சோதிக்க விரும்பினோம். msL1 மற்றும் msL2 ஆகியவை ரைபோசோமால் கட்டமைப்பில் ஒரே குழியை ஆக்கிரமித்துள்ளன, ஆனால் வெவ்வேறு முதன்மை மற்றும் மூன்றாம் நிலை கட்டமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளன என்பதை எங்கள் பகுப்பாய்வு காட்டுகிறது, இது அவற்றின் சுயாதீன பரிணாம தோற்றத்தைக் குறிக்கிறது (படம் 6). எனவே, msL2 இன் எங்கள் கண்டுபிடிப்பு, சிறிய யூகாரியோடிக் இனங்களின் குழுக்கள் rRNA துண்டுகளின் இழப்பை ஈடுசெய்ய கட்டமைப்பு ரீதியாக தனித்துவமான ரைபோசோமால் புரதங்களை சுயாதீனமாக உருவாக்க முடியும் என்பதற்கான சான்றுகளை வழங்குகிறது. பெரும்பாலான சைட்டோபிளாஸ்மிக் யூகாரியோடிக் ரைபோசோம்கள் 81 ரைபோசோமால் புரதங்களைக் கொண்ட ஒரே குடும்பத்தை உள்ளடக்கிய ஒரு மாறாத புரதத்தைக் கொண்டிருப்பதில் இந்த கண்டுபிடிப்பு குறிப்பிடத்தக்கது. நீட்டிக்கப்பட்ட rRNA பிரிவுகளின் இழப்புக்கு பதிலளிக்கும் விதமாக மைக்ரோஸ்போரிடியாவின் பல்வேறு கிளேடுகளில் msL1 மற்றும் msL2 தோன்றுவது, ஒட்டுண்ணியின் மூலக்கூறு கட்டமைப்பின் சிதைவு ஒட்டுண்ணிகள் ஈடுசெய்யும் பிறழ்வுகளைத் தேட காரணமாகிறது, இது இறுதியில் வெவ்வேறு ஒட்டுண்ணி மக்கள்தொகைகளில் அவற்றின் கையகப்படுத்தலுக்கு வழிவகுக்கும் என்பதைக் குறிக்கிறது. கட்டமைப்புகள்.
இறுதியாக, எங்கள் மாதிரி முடிந்ததும், E. cuniculi ரைபோசோமின் கலவையை மரபணு வரிசையிலிருந்து கணிக்கப்பட்டவற்றுடன் ஒப்பிட்டுப் பார்த்தோம். eL14, eL38, eL41, மற்றும் eS30 உள்ளிட்ட பல ரைபோசோமால் புரதங்கள், E. cuniculi மரபணுவிலிருந்து அவற்றின் ஹோமோலாக்குகள் வெளிப்படையாக இல்லாததால் E. cuniculi மரபணுவில் காணவில்லை என்று முன்னர் கருதப்பட்டது. பல ரைபோசோமால் புரதங்களின் இழப்பு மற்ற மிகவும் குறைக்கப்பட்ட செல்செல்லுலார் ஒட்டுண்ணிகள் மற்றும் எண்டோசிம்பியன்ட்களிலும் கணிக்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, பெரும்பாலான சுதந்திரமாக வாழும் பாக்டீரியாக்கள் 54 ரைபோசோமால் புரதங்களின் ஒரே குடும்பத்தைக் கொண்டிருந்தாலும், இந்த புரதக் குடும்பங்களில் 11 மட்டுமே ஹோஸ்ட்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட பாக்டீரியாவின் ஒவ்வொரு பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட மரபணுவிலும் கண்டறியக்கூடிய ஹோமோலாக்குகளைக் கொண்டுள்ளன. இந்தக் கருத்தை ஆதரிக்கும் வகையில், eL38 மற்றும் eL4131,32 புரதங்கள் இல்லாத V. necatrix மற்றும் P. locustae microsporidia ஆகியவற்றில் ரைபோசோமால் புரதங்களின் இழப்பு சோதனை ரீதியாகக் காணப்படுகிறது.
இருப்பினும், எங்கள் கட்டமைப்புகள் E. cuniculi ரைபோசோமில் eL38, eL41 மற்றும் eS30 மட்டுமே உண்மையில் இழக்கப்படுகின்றன என்பதைக் காட்டுகின்றன. eL14 புரதம் பாதுகாக்கப்பட்டது, மேலும் இந்த புரதத்தை ஹோமோலஜி தேடலில் ஏன் கண்டுபிடிக்க முடியவில்லை என்பதை எங்கள் அமைப்பு காட்டியது (படம் 7). E. cuniculi ரைபோசோம்களில், rRNA-பெருக்கப்பட்ட ES39L இன் சிதைவு காரணமாக eL14 பிணைப்பு தளத்தின் பெரும்பகுதி இழக்கப்படுகிறது. ES39L இல்லாத நிலையில், eL14 அதன் இரண்டாம் நிலை கட்டமைப்பின் பெரும்பகுதியை இழந்தது, மேலும் eL14 வரிசையின் 18% மட்டுமே E. cuniculi மற்றும் S. cerevisiae இல் ஒரே மாதிரியாக இருந்தது. இந்த மோசமான வரிசை பாதுகாப்பு குறிப்பிடத்தக்கது, ஏனெனில் 1.5 பில்லியன் ஆண்டுகள் இடைவெளியில் பரிணமித்த உயிரினங்களான Saccharomyces cerevisiae மற்றும் Homo sapiens கூட eL14 இல் ஒரே எச்சங்களில் 51% க்கும் அதிகமாக பகிர்ந்து கொள்கின்றன. இந்த அசாதாரண பாதுகாப்பு இழப்பு, E. cuniculi eL14 தற்போது eL1427 ரைபோசோமல் புரதமாக இல்லாமல், M970_061160 புரதமாகக் குறிப்பிடப்படுவதை விளக்குகிறது.
மற்றும் மைக்ரோஸ்போரிடியா ரைபோசோம் ES39L rRNA நீட்டிப்பை இழந்தது, இது eL14 ரைபோசோமல் புரத பிணைப்பு தளத்தை ஓரளவு நீக்கியது. ES39L இல்லாத நிலையில், eL14 மைக்ரோஸ்போர் புரதம் இரண்டாம் நிலை கட்டமைப்பை இழக்கிறது, இதில் முந்தைய rRNA-பிணைப்பு α-ஹெலிக்ஸ் குறைந்தபட்ச நீள வளையமாக சிதைகிறது. b பல வரிசை சீரமைப்பு, eL14 புரதம் யூகாரியோடிக் இனங்களில் (ஈஸ்ட் மற்றும் மனித ஹோமோலாக்களுக்கு இடையில் 57% வரிசை அடையாளம்) அதிகமாகப் பாதுகாக்கப்படுகிறது, ஆனால் மைக்ரோஸ்போரிடியாவில் மோசமாகப் பாதுகாக்கப்பட்டு வேறுபட்டுள்ளது (இதில் 24% க்கும் அதிகமான எச்சங்கள் eL14 ஹோமோலாக் உடன் ஒத்ததாக இல்லை) S. cerevisiae அல்லது H. sapiens இலிருந்து). இந்த மோசமான வரிசை பாதுகாப்பு மற்றும் இரண்டாம் நிலை கட்டமைப்பு மாறுபாடு, eL14 ஹோமோலாக் E. cuniculi இல் ஏன் கண்டுபிடிக்கப்படவில்லை மற்றும் இந்த புரதம் E. cuniculi இல் ஏன் இழந்ததாகக் கருதப்படுகிறது என்பதை விளக்குகிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, E. cuniculi eL14 முன்னர் ஒரு உத்தேச M970_061160 புரதமாகக் குறிப்பிடப்பட்டது. இந்த அவதானிப்பு மைக்ரோஸ்போரிடியா மரபணு பன்முகத்தன்மை தற்போது மிகைப்படுத்தப்பட்டதாகத் தெரிவிக்கிறது: மைக்ரோஸ்போரிடியாவில் தற்போது இழக்கப்பட்டதாகக் கருதப்படும் சில மரபணுக்கள் உண்மையில் பாதுகாக்கப்படுகின்றன, இருப்பினும் மிகவும் வேறுபட்ட வடிவங்களில்; அதற்கு பதிலாக, சில புழு-குறிப்பிட்ட புரதங்களுக்கான மைக்ரோஸ்போரிடியா மரபணுக்களைக் குறியீடாக்குவதாகக் கருதப்படுகிறது (எ.கா., கருதுகோள் புரதம் M970_061160) உண்மையில் மற்ற யூகாரியோட்டுகளில் காணப்படும் மிகவும் மாறுபட்ட புரதங்களைக் குறிக்கிறது.
இந்தக் கண்டுபிடிப்பு, rRNA டினாடரேஷன் அருகிலுள்ள ரைபோசோமால் புரதங்களில் வரிசை பாதுகாப்பின் வியத்தகு இழப்புக்கு வழிவகுக்கும், இதனால் இந்த புரதங்கள் ஹோமோலஜி தேடல்களுக்கு கண்டறிய முடியாததாகிவிடும். எனவே, சிறிய மரபணு உயிரினங்களில் மூலக்கூறு சிதைவின் உண்மையான அளவை நாம் மிகைப்படுத்தி மதிப்பிடலாம், ஏனெனில் இழக்கப்பட்டதாகக் கருதப்படும் சில புரதங்கள் உண்மையில் மிகவும் மாற்றப்பட்ட வடிவங்களில் இருந்தாலும் தொடர்ந்து நீடிக்கும்.
தீவிர மரபணு குறைப்பு நிலைமைகளின் கீழ் ஒட்டுண்ணிகள் எவ்வாறு தங்கள் மூலக்கூறு இயந்திரங்களின் செயல்பாட்டைத் தக்க வைத்துக் கொள்ள முடியும்? மிகச்சிறிய யூகாரியோடிக் மரபணுக்களில் ஒன்றைக் கொண்ட ஒரு உயிரினமான ஈ. குனிகுலியின் சிக்கலான மூலக்கூறு அமைப்பை (ரைபோசோம்) விவரிப்பதன் மூலம் எங்கள் ஆய்வு இந்தக் கேள்விக்கு பதிலளிக்கிறது.
நுண்ணுயிர் ஒட்டுண்ணிகளில் உள்ள புரதம் மற்றும் ஆர்.என்.ஏ மூலக்கூறுகள், தரக் கட்டுப்பாட்டு மையங்கள் இல்லாததால், சுதந்திரமாக வாழும் உயிரினங்களில் அவற்றின் ஹோமோலோகஸ் மூலக்கூறுகளிலிருந்து பெரும்பாலும் வேறுபடுகின்றன என்பது கிட்டத்தட்ட இரண்டு தசாப்தங்களாக அறியப்படுகிறது. சுதந்திரமாக வாழும் நுண்ணுயிரிகளில் அவற்றின் அளவின் 50% ஆகக் குறைக்கப்படுகின்றன. மடிப்பு மற்றும் செயல்பாட்டை பாதிக்கும் பல பலவீனப்படுத்தும் பிறழ்வுகள். எடுத்துக்காட்டாக, பல உள்செல்லுலார் ஒட்டுண்ணிகள் மற்றும் எண்டோசிம்பியன்ட்கள் உட்பட சிறிய மரபணு உயிரினங்களின் ரைபோசோம்களில், பல ரைபோசோமால் புரதங்கள் மற்றும் சுதந்திரமாக வாழும் உயிரினங்களுடன் ஒப்பிடும்போது மூன்றில் ஒரு பங்கு rRNA நியூக்ளியோடைடுகள் இல்லாதிருக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. 27, 29, 30, 49. இருப்பினும், ஒட்டுண்ணியில் இந்த மூலக்கூறுகள் செயல்படும் விதம் பெரும்பாலும் ஒரு மர்மமாகவே உள்ளது, முக்கியமாக ஒப்பீட்டு மரபணுவியல் மூலம் ஆய்வு செய்யப்பட்டது.
எங்கள் ஆய்வு, மேக்ரோமாலிகுல்களின் அமைப்பு, உயிரணுக்களுக்குள் ஒட்டுண்ணிகள் மற்றும் பிற ஹோஸ்ட்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட உயிரினங்களின் பாரம்பரிய ஒப்பீட்டு மரபணு ஆய்வுகளிலிருந்து பிரித்தெடுப்பது கடினமாக இருக்கும் பரிணாம வளர்ச்சியின் பல அம்சங்களை வெளிப்படுத்த முடியும் என்பதைக் காட்டுகிறது (துணை படம் 7). எடுத்துக்காட்டாக, eL14 புரதத்தின் உதாரணம், ஒட்டுண்ணி இனங்களில் மூலக்கூறு கருவியின் உண்மையான சீரழிவின் அளவை நாம் மிகைப்படுத்தி மதிப்பிட முடியும் என்பதைக் காட்டுகிறது. என்செபாலிடிக் ஒட்டுண்ணிகள் இப்போது நூற்றுக்கணக்கான மைக்ரோஸ்போரிடியா-குறிப்பிட்ட மரபணுக்களைக் கொண்டிருப்பதாக நம்பப்படுகிறது. இருப்பினும், இந்த வெளித்தோற்றத்தில் குறிப்பிட்ட மரபணுக்களில் சில உண்மையில் மற்ற யூகாரியோட்டுகளில் பொதுவாகக் காணப்படும் மரபணுக்களின் மிகவும் மாறுபட்ட மாறுபாடுகள் என்பதை எங்கள் முடிவுகள் காட்டுகின்றன. மேலும், msL2 புரதத்தின் உதாரணம், புதிய ரைபோசோமால் புரதங்களை நாம் எவ்வாறு கவனிக்கவில்லை என்பதையும், ஒட்டுண்ணி மூலக்கூறு இயந்திரங்களின் உள்ளடக்கத்தை குறைத்து மதிப்பிடுவதையும் காட்டுகிறது. சிறிய மூலக்கூறுகளின் எடுத்துக்காட்டு, ஒட்டுண்ணி மூலக்கூறு கட்டமைப்புகளில் மிகவும் புத்திசாலித்தனமான கண்டுபிடிப்புகளை நாம் எவ்வாறு கவனிக்காமல் இருக்கலாம் என்பதைக் காட்டுகிறது, அவை புதிய உயிரியல் செயல்பாட்டை வழங்க முடியும்.
ஒன்றாக எடுத்துக்கொண்டால், இந்த முடிவுகள், ஹோஸ்ட்-கட்டுப்படுத்தப்பட்ட உயிரினங்களின் மூலக்கூறு கட்டமைப்புகளுக்கும், சுதந்திரமாக வாழும் உயிரினங்களில் அவற்றின் சகாக்களுக்கும் இடையிலான வேறுபாடுகளைப் பற்றிய நமது புரிதலை மேம்படுத்துகின்றன. நீண்ட காலமாகக் குறைக்கப்பட்டு, சிதைந்து, பல்வேறு பலவீனப்படுத்தும் பிறழ்வுகளுக்கு உட்பட்டதாகக் கருதப்பட்ட மூலக்கூறு இயந்திரங்கள், அதற்குப் பதிலாக முறையாகக் கவனிக்கப்படாத அசாதாரண கட்டமைப்பு அம்சங்களைக் கொண்டுள்ளன என்பதைக் காட்டுகிறோம்.
மறுபுறம், ஈ. குனிகுலியின் ரைபோசோம்களில் நாம் கண்டறிந்த பருமனான rRNA துண்டுகள் மற்றும் இணைந்த துண்டுகள், மரபணு குறைப்பு என்பது உயிரினங்களின் கிட்டத்தட்ட 3.5 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு, வாழ்க்கையின் மூன்று களங்களிலும் பாதுகாக்கப்பட்டுள்ள அடிப்படை மூலக்கூறு இயந்திரங்களின் பகுதிகளைக் கூட மாற்றக்கூடும் என்பதைக் குறிக்கிறது.
எண்டோசிம்பியோடிக் பாக்டீரியாவில் ஆர்.என்.ஏ மூலக்கூறுகள் பற்றிய முந்தைய ஆய்வுகளின் வெளிச்சத்தில், ஈ. குனிகுலி ரைபோசோம்களில் உள்ள வீக்கம் இல்லாத மற்றும் இணைந்த ஆர்.என்.ஏ துண்டுகள் குறிப்பாக ஆர்வமாக உள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, அஃபிட் எண்டோசிம்பியன்ட் புக்னெரா அஃபிடிகோலாவில், ஆர்.என்.ஏ மற்றும் டி.ஆர்.என்.ஏ மூலக்கூறுகள் A+T கலவை சார்பு மற்றும் நியதியற்ற அடிப்படை ஜோடிகளின் அதிக விகிதம் காரணமாக வெப்பநிலை உணர்திறன் கட்டமைப்புகளைக் கொண்டிருப்பதாகக் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஆர்.என்.ஏவில் ஏற்படும் இந்த மாற்றங்களும், புரத மூலக்கூறுகளில் ஏற்படும் மாற்றங்களும், கூட்டாளிகள் மீது எண்டோசிம்பியன்கள் அதிகமாகச் சார்ந்திருப்பதற்கும், எண்டோசிம்பியன்கள் வெப்பத்தை மாற்ற இயலாமைக்கும் காரணமாக இருப்பதாக இப்போது கருதப்படுகிறது. ஒட்டுண்ணி மைக்ரோஸ்போரிடியா ஆர்.என்.ஏ கட்டமைப்பு ரீதியாக தனித்துவமான மாற்றங்களைக் கொண்டிருந்தாலும், இந்த மாற்றங்களின் தன்மை, குறைக்கப்பட்ட வெப்ப நிலைத்தன்மை மற்றும் சாப்பரோன் புரதங்களை அதிக அளவில் சார்ந்திருத்தல் ஆகியவை குறைக்கப்பட்ட மரபணுக்களைக் கொண்ட உயிரினங்களில் ஆர்.என்.ஏ மூலக்கூறுகளின் பொதுவான அம்சங்களாக இருக்கலாம் என்பதைக் குறிக்கிறது.
மறுபுறம், ஒட்டுண்ணி மைக்ரோஸ்போரிடியா பரவலாகப் பாதுகாக்கப்பட்ட rRNA மற்றும் புரதத் துண்டுகளை எதிர்க்கும் தனித்துவமான திறனை உருவாக்கியுள்ளது, சிதைந்த rRNA மற்றும் புரதத் துண்டுகளின் கட்டமைப்பு பிரதிபலிப்பாக ஏராளமான மற்றும் எளிதில் கிடைக்கக்கூடிய சிறிய வளர்சிதை மாற்றங்களைப் பயன்படுத்தும் திறனை வளர்த்துக் கொண்டுள்ளது என்பதை எங்கள் கட்டமைப்புகள் காட்டுகின்றன. மூலக்கூறு அமைப்புச் சிதைவு. . RRNA இல் உள்ள புரதத் துண்டுகள் மற்றும் E. குனிகுலியின் ரைபோசோம்களின் இழப்பை ஈடுசெய்யும் சிறிய மூலக்கூறுகள் uL15 மற்றும் eL30 புரதங்களில் உள்ள மைக்ரோஸ்போரிடியா-குறிப்பிட்ட எச்சங்களுடன் பிணைக்கப்படுகின்றன என்பதன் மூலம் இந்தக் கருத்து ஆதரிக்கப்படுகிறது. சிறிய மூலக்கூறுகளை ரைபோசோம்களுடன் பிணைப்பது நேர்மறை தேர்வின் விளைவாக இருக்கலாம் என்று இது அறிவுறுத்துகிறது, இதில் ரைபோசோமால் புரதங்களில் மைக்ரோஸ்போரிடியா-குறிப்பிட்ட பிறழ்வுகள் சிறிய மூலக்கூறுகளுக்கான ரைபோசோம்களின் தொடர்பை அதிகரிக்கும் திறனுக்காகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டுள்ளன, இது மிகவும் திறமையான ரைபோசோமால் உயிரினங்களுக்கு வழிவகுக்கும். இந்த கண்டுபிடிப்பு நுண்ணுயிர் ஒட்டுண்ணிகளின் மூலக்கூறு கட்டமைப்பில் ஒரு புத்திசாலித்தனமான கண்டுபிடிப்பை வெளிப்படுத்துகிறது மற்றும் குறைக்கும் பரிணாமம் இருந்தபோதிலும் ஒட்டுண்ணி மூலக்கூறு கட்டமைப்புகள் அவற்றின் செயல்பாட்டை எவ்வாறு பராமரிக்கின்றன என்பதைப் பற்றிய சிறந்த புரிதலை நமக்கு வழங்குகிறது.
தற்போது, ​​இந்த சிறிய மூலக்கூறுகளை அடையாளம் காண்பது தெளிவாக இல்லை. ரைபோசோமால் அமைப்பில் இந்த சிறிய மூலக்கூறுகளின் தோற்றம் மைக்ரோஸ்போரிடியா இனங்களுக்கு இடையில் ஏன் வேறுபடுகிறது என்பது தெளிவாகத் தெரியவில்லை. குறிப்பாக, V. நெகாட்ரிக்ஸின் eL20 மற்றும் K172 புரதங்களில் F170 எச்சம் இருந்தபோதிலும், E. குனிகுலி மற்றும் P. லோகஸ்டேயின் ரைபோசோம்களில் நியூக்ளியோடைடு பிணைப்பு ஏன் காணப்படுகிறது, V. நெகாட்ரிக்ஸின் ரைபோசோம்களில் ஏன் காணப்படவில்லை என்பது தெளிவாகத் தெரியவில்லை. இந்த நீக்கம் எச்சங்கள் 43 uL6 (நியூக்ளியோடைடு பிணைப்பு பாக்கெட்டுக்கு அருகில் அமைந்துள்ளது) காரணமாக ஏற்படலாம், இது V. நெகாட்ரிக்ஸில் டைரோசின் ஆகும், E. குனிகுலி மற்றும் P. லோகஸ்டேயில் த்ரோயோனைன் அல்ல. டைர்43 இன் பருமனான நறுமண பக்கச் சங்கிலி ஸ்டெரிக் ஒன்றுடன் ஒன்று காரணமாக நியூக்ளியோடைடு பிணைப்பில் தலையிடக்கூடும். மாற்றாக, வெளிப்படையான நியூக்ளியோடைடு நீக்கம் கிரையோ-EM இமேஜிங்கின் குறைந்த தெளிவுத்திறன் காரணமாக இருக்கலாம், இது V. நெகாட்ரிக்ஸ் ரைபோசோமல் துண்டுகளின் மாதிரியாக்கத்தைத் தடுக்கிறது.
மறுபுறம், மரபணு சிதைவு செயல்முறை ஒரு கண்டுபிடிப்பு சக்தியாக இருக்கலாம் என்று எங்கள் ஆய்வு தெரிவிக்கிறது. குறிப்பாக, ஈ. குனிகுலி ரைபோசோமின் அமைப்பு, மைக்ரோஸ்போரிடியா ரைபோசோமில் உள்ள rRNA மற்றும் புரதத் துண்டுகளின் இழப்பு, ரைபோசோம் கட்டமைப்பில் மாற்றங்களை ஊக்குவிக்கும் பரிணாம அழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது என்று கூறுகிறது. இந்த மாறுபாடுகள் ரைபோசோமின் செயலில் உள்ள தளத்திலிருந்து வெகு தொலைவில் நிகழ்கின்றன மற்றும் உகந்த ரைபோசோம் கூட்டத்தை பராமரிக்க (அல்லது மீட்டெடுக்க) உதவுகின்றன, இல்லையெனில் குறைக்கப்பட்ட rRNA ஆல் பாதிக்கப்படும். மைக்ரோஸ்போரிடியா ரைபோசோமின் ஒரு முக்கிய கண்டுபிடிப்பு மரபணு சறுக்கலைத் தாங்க வேண்டிய அவசியமாக உருவாகியுள்ளதாகத் தெரிகிறது.
இதுவரை மற்ற உயிரினங்களில் காணப்படாத நியூக்ளியோடைடு பிணைப்பால் இது சிறப்பாக விளக்கப்படலாம். நியூக்ளியோடைடு-பிணைப்பு எச்சங்கள் வழக்கமான மைக்ரோஸ்போரிடியாக்களில் உள்ளன, ஆனால் மற்ற யூகாரியோட்டுகளில் இல்லை என்பது, நியூக்ளியோடைடு-பிணைப்பு தளங்கள் மறைந்து போகக் காத்திருக்கும் நினைவுச்சின்னங்கள் மட்டுமல்ல, அல்லது தனிப்பட்ட நியூக்ளியோடைடுகளின் வடிவத்திற்கு மீட்டமைக்கப்படும் rRNAக்கான இறுதி தளமும் அல்ல என்பதைக் குறிக்கிறது. அதற்கு பதிலாக, இந்த தளம் பல சுற்று நேர்மறை தேர்வில் உருவாகியிருக்கக்கூடிய ஒரு பயனுள்ள அம்சமாகத் தெரிகிறது. நியூக்ளியோடைடு பிணைப்பு தளங்கள் இயற்கையான தேர்வின் துணை விளைபொருளாக இருக்கலாம்: ES39L சிதைந்தவுடன், ES39L இல்லாத நிலையில் உகந்த ரைபோசோம் உயிரியக்கத்தை மீட்டெடுக்க மைக்ரோஸ்போரிடியா இழப்பீடு பெற வேண்டிய கட்டாயத்தில் உள்ளது. இந்த நியூக்ளியோடைடு ES39L இல் A3186 நியூக்ளியோடைட்டின் மூலக்கூறு தொடர்புகளைப் பிரதிபலிக்க முடியும் என்பதால், நியூக்ளியோடைடு மூலக்கூறு ரைபோசோமின் கட்டுமானத் தொகுதியாக மாறுகிறது, இதன் பிணைப்பு eL30 வரிசையின் பிறழ்வு மூலம் மேலும் மேம்படுத்தப்படுகிறது.
உயிரணுக்களுக்குள் ஒட்டுண்ணிகளின் மூலக்கூறு பரிணாம வளர்ச்சியைப் பொறுத்தவரை, எங்கள் ஆய்வு, டார்வினிய இயற்கைத் தேர்வு மற்றும் மரபணு சிதைவின் மரபணு சறுக்கல் ஆகியவற்றின் சக்திகள் இணையாகச் செயல்படுவதில்லை, மாறாக ஊசலாடுகின்றன என்பதைக் காட்டுகிறது. முதலாவதாக, மரபணு சறுக்கல் உயிரி மூலக்கூறுகளின் முக்கிய அம்சங்களை நீக்குகிறது, இதனால் இழப்பீடு மிகவும் அவசியமாகிறது. டார்வினிய இயற்கைத் தேர்வு மூலம் ஒட்டுண்ணிகள் இந்தத் தேவையைப் பூர்த்தி செய்யும்போது மட்டுமே அவற்றின் பெரிய மூலக்கூறுகள் அவற்றின் மிகவும் ஈர்க்கக்கூடிய மற்றும் புதுமையான பண்புகளை உருவாக்க வாய்ப்பு கிடைக்கும். முக்கியமாக, ஈ. குனிகுலி ரைபோசோமில் உள்ள நியூக்ளியோடைடு பிணைப்பு தளங்களின் பரிணாமம், மூலக்கூறு பரிணாம வளர்ச்சியின் இந்த இழப்பு-ஆதாய முறை தீங்கு விளைவிக்கும் பிறழ்வுகளை மாற்றுவது மட்டுமல்லாமல், சில நேரங்களில் ஒட்டுண்ணி பெரிய மூலக்கூறுகளில் முற்றிலும் புதிய செயல்பாடுகளை வழங்குகிறது என்பதைக் குறிக்கிறது.
இந்தக் கருத்து செவெல் ரைட்டின் நகரும் சமநிலைக் கோட்பாட்டுடன் ஒத்துப்போகிறது, இது இயற்கைத் தேர்வின் கடுமையான அமைப்பு உயிரினங்களின் புதுமைகளை உருவாக்கும் திறனைக் கட்டுப்படுத்துகிறது51,52,53 என்று கூறுகிறது. இருப்பினும், மரபணு சறுக்கல் இயற்கைத் தேர்வை சீர்குலைத்தால், இந்த சறுக்கல்கள் தங்களுக்குள் தகவமைப்பு இல்லாத (அல்லது தீங்கு விளைவிக்கும்) மாற்றங்களை உருவாக்கலாம், ஆனால் அதிக உடற்பயிற்சி அல்லது புதிய உயிரியல் செயல்பாட்டை வழங்கும் மேலும் மாற்றங்களுக்கு வழிவகுக்கும். ஒரு உயிரி மூலக்கூறின் மடிப்பு மற்றும் செயல்பாட்டைக் குறைக்கும் அதே வகையான பிறழ்வு அதன் முன்னேற்றத்திற்கான முக்கிய தூண்டுதலாகத் தோன்றுகிறது என்பதை விளக்குவதன் மூலம் எங்கள் கட்டமைப்பு இந்த யோசனையை ஆதரிக்கிறது. வெற்றி-வெற்றி பரிணாம மாதிரிக்கு ஏற்ப, பாரம்பரியமாக ஒரு சீரழிவு செயல்முறையாகக் கருதப்படும் மரபணு சிதைவு, புதுமையின் முக்கிய இயக்கி என்றும், சில சமயங்களில், ஒருவேளை பெரும்பாலும் பெரிய மூலக்கூறுகள் புதிய ஒட்டுண்ணி செயல்பாடுகளைப் பெற அனுமதிக்கின்றன என்றும் எங்கள் ஆய்வு காட்டுகிறது. அவற்றைப் பயன்படுத்தலாம்.