Nature.comని సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు.మీరు ఉపయోగిస్తున్న బ్రౌజర్ సంస్కరణకు పరిమిత CSS మద్దతు ఉంది.ఉత్తమ అనుభవం కోసం, మీరు నవీకరించబడిన బ్రౌజర్‌ను ఉపయోగించాల్సిందిగా మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా Internet Explorerలో అనుకూలత మోడ్‌ని నిలిపివేయండి).ఈ సమయంలో, నిరంతర మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము సైట్‌ను స్టైల్స్ మరియు జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా రెండర్ చేస్తాము.
సూక్ష్మజీవుల పరాన్నజీవుల పరిణామం సహజ ఎంపిక మధ్య ప్రతిఘటనను కలిగి ఉంటుంది, ఇది పరాన్నజీవులు మెరుగుపరచడానికి కారణమవుతుంది మరియు జన్యు చలనం, ఇది పరాన్నజీవులు జన్యువులను కోల్పోయేలా మరియు హానికరమైన ఉత్పరివర్తనాలను కూడబెట్టడానికి కారణమవుతుంది.ఇక్కడ, ఒకే స్థూల కణాల స్థాయిలో ఈ ప్రతిఘటన ఎలా జరుగుతుందో అర్థం చేసుకోవడానికి, ప్రకృతిలోని అతి చిన్న జన్యువులలో ఒకటైన యూకారియోటిక్ జీవి అయిన ఎన్సెఫాలిటోజూన్ క్యూనికులి యొక్క రైబోజోమ్ యొక్క క్రయో-EM నిర్మాణాన్ని మేము వివరిస్తాము.E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లలో rRNA యొక్క విపరీతమైన తగ్గింపు అపూర్వమైన నిర్మాణ మార్పులతో కూడి ఉంటుంది, మునుపు తెలియని ఫ్యూజ్డ్ rRNA లింకర్‌ల పరిణామం మరియు ఉబ్బెత్తు లేకుండా rRNA.అదనంగా, E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ చిన్న అణువులను క్షీణించిన rRNA శకలాలు మరియు ప్రోటీన్‌ల నిర్మాణాత్మక అనుకరణలుగా ఉపయోగించగల సామర్థ్యాన్ని అభివృద్ధి చేయడం ద్వారా rRNA శకలాలు మరియు ప్రోటీన్‌ల నష్టం నుండి బయటపడింది.మొత్తంమీద, మాలిక్యులర్ స్ట్రక్చర్‌లు చాలా కాలంగా తగ్గుతాయని, క్షీణించవచ్చని మరియు బలహీనపరిచే ఉత్పరివర్తనాలకు లోబడి ఉన్నాయని భావించిన అనేక పరిహార విధానాలను కలిగి ఉన్నాయని మేము చూపిస్తాము, ఇవి తీవ్రమైన పరమాణు సంకోచాలు ఉన్నప్పటికీ వాటిని చురుకుగా ఉంచుతాయి.
సూక్ష్మజీవుల పరాన్నజీవుల యొక్క చాలా సమూహాలు వాటి అతిధేయలను దోపిడీ చేయడానికి ప్రత్యేకమైన పరమాణు సాధనాలను కలిగి ఉన్నందున, మేము తరచుగా పరాన్నజీవుల యొక్క వివిధ సమూహాల కోసం వివిధ చికిత్సా విధానాలను అభివృద్ధి చేయాల్సి ఉంటుంది.ఏది ఏమైనప్పటికీ, పరాన్నజీవి పరిణామం యొక్క కొన్ని అంశాలు కన్వర్జెంట్ మరియు ఎక్కువగా ఊహించదగినవి అని కొత్త ఆధారాలు సూచిస్తున్నాయి, ఇది సూక్ష్మజీవుల పరాన్నజీవులలో విస్తృత చికిత్సా జోక్యాలకు సంభావ్య ఆధారాన్ని సూచిస్తుంది3,4,5,6,7,8,9.
మునుపటి పని సూక్ష్మజీవుల పరాన్నజీవులలో జన్యు తగ్గింపు లేదా జన్యు క్షయం 10,11,12,13 అనే సాధారణ పరిణామ ధోరణిని గుర్తించింది.సూక్ష్మజీవులు తమ స్వేచ్ఛా-జీవన జీవనశైలిని విడిచిపెట్టి, కణాంతర పరాన్నజీవులు (లేదా ఎండోసింబియాంట్లు)గా మారినప్పుడు, వాటి జన్యువులు మిలియన్ల సంవత్సరాలలో నెమ్మదిగా కానీ అద్భుతమైన రూపాంతరాలకు లోనవుతాయని ప్రస్తుత పరిశోధన చూపిస్తుంది9,11.జన్యు క్షయం అని పిలువబడే ప్రక్రియలో, సూక్ష్మజీవుల పరాన్నజీవులు హానికరమైన ఉత్పరివర్తనాలను కూడబెట్టుకుంటాయి, ఇవి గతంలో చాలా ముఖ్యమైన జన్యువులను సూడోజీన్‌లుగా మారుస్తాయి, ఇది క్రమంగా జన్యు నష్టం మరియు పరస్పర పతనానికి దారి తీస్తుంది14,15.ఈ పతనం దగ్గరి సంబంధం ఉన్న స్వేచ్ఛా-జీవన జాతులతో పోలిస్తే పురాతన కణాంతర జీవులలోని 95% జన్యువులను నాశనం చేస్తుంది.అందువల్ల, కణాంతర పరాన్నజీవుల పరిణామం అనేది రెండు ప్రత్యర్థి శక్తుల మధ్య టగ్-ఆఫ్-వార్: డార్వినియన్ సహజ ఎంపిక, పరాన్నజీవుల మెరుగుదలకు దారి తీస్తుంది మరియు జన్యువు పతనం, పరాన్నజీవులను ఉపేక్షకు గురి చేస్తుంది.ఈ టగ్-ఆఫ్-వార్ నుండి పరాన్నజీవి ఎలా బయటపడిందో మరియు దాని పరమాణు నిర్మాణం యొక్క కార్యాచరణను ఎలా నిలుపుకుంది అనేది అస్పష్టంగానే ఉంది.
జన్యు క్షయం యొక్క మెకానిజం పూర్తిగా అర్థం కానప్పటికీ, ఇది ప్రధానంగా తరచుగా జన్యు ప్రవాహం కారణంగా సంభవిస్తుంది.పరాన్నజీవులు చిన్న, అలైంగిక మరియు జన్యుపరంగా పరిమిత జనాభాలో నివసిస్తున్నందున, అవి DNA ప్రతిరూపణ సమయంలో కొన్నిసార్లు సంభవించే హానికరమైన ఉత్పరివర్తనాలను సమర్థవంతంగా తొలగించలేవు.ఇది హానికరమైన ఉత్పరివర్తనలు మరియు పరాన్నజీవి జన్యువు యొక్క తగ్గింపు యొక్క కోలుకోలేని సంచితానికి దారితీస్తుంది.ఫలితంగా, పరాన్నజీవి కణాంతర వాతావరణంలో దాని మనుగడకు ఇకపై అవసరం లేని జన్యువులను కోల్పోవడమే కాదు.పరాన్నజీవుల జనాభా యొక్క అసమర్థత వలన చెదురుమదురు హానికరమైన ఉత్పరివర్తనలు వాటి యొక్క అత్యంత ముఖ్యమైన జన్యువులతో సహా జన్యువు అంతటా పేరుకుపోయేలా చేస్తాయి.
జీనోమ్ తగ్గింపుపై మన ప్రస్తుత అవగాహనలో ఎక్కువ భాగం జీనోమ్ సీక్వెన్స్‌ల పోలికలపై ఆధారపడి ఉంటుంది, గృహనిర్వాహక విధులను నిర్వహించే మరియు సంభావ్య ఔషధ లక్ష్యాలుగా పనిచేసే వాస్తవ అణువులలో మార్పులపై తక్కువ శ్రద్ధ ఉంటుంది.తులనాత్మక అధ్యయనాలు హానికరమైన కణాంతర సూక్ష్మజీవుల ఉత్పరివర్తనాల భారం ప్రోటీన్లు మరియు న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాలను తప్పుగా మడవడానికి మరియు సమగ్రపరచడానికి ముందడుగు వేస్తుందని, వాటిని మరింత చాపెరోన్ డిపెండెంట్ మరియు 19,20,21,22,23 హీట్‌కి హైపర్సెన్సిటివ్‌గా మారుస్తుంది.అదనంగా, వివిధ పరాన్నజీవులు-స్వతంత్ర పరిణామం కొన్నిసార్లు 2.5 బిలియన్ సంవత్సరాల వరకు వేరు చేయబడుతుంది-వాటి ప్రోటీన్ సంశ్లేషణలో నాణ్యత నియంత్రణ కేంద్రాల యొక్క ఇదే విధమైన నష్టాన్ని ఎదుర్కొంది.అయినప్పటికీ, సెల్యులార్ మాక్రోమోలిక్యుల్స్ యొక్క అన్ని ఇతర లక్షణాలపై కణాంతర జీవనశైలి ప్రభావం గురించి చాలా తక్కువగా తెలుసు, హానికరమైన ఉత్పరివర్తనాల యొక్క పెరుగుతున్న భారానికి పరమాణు అనుసరణతో సహా.
ఈ పనిలో, కణాంతర సూక్ష్మజీవుల ప్రోటీన్లు మరియు న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల పరిణామాన్ని బాగా అర్థం చేసుకోవడానికి, మేము కణాంతర పరాన్నజీవి ఎన్సెఫాలిటోజూన్ క్యూనిక్యులి యొక్క రైబోజోమ్‌ల నిర్మాణాన్ని నిర్ణయించాము.E. క్యూనికులి అనేది అసాధారణంగా చిన్న యూకారియోటిక్ జన్యువులను కలిగి ఉన్న పరాన్నజీవి మైక్రోస్పోరిడియా సమూహానికి చెందిన ఫంగస్ లాంటి జీవి మరియు అందువల్ల జన్యు క్షయం25,26,27,28,29,30ని అధ్యయనం చేయడానికి నమూనా జీవులుగా ఉపయోగించబడుతుంది.ఇటీవల, మైక్రోస్పోరిడియా, పారానోసెమా లోకస్టే మరియు వైరిమోర్ఫా నెకాట్రిక్స్ 31,32 (~3.2 Mb జీనోమ్) యొక్క మధ్యస్తంగా తగ్గిన జన్యువుల కోసం క్రయో-EM రైబోజోమ్ నిర్మాణం నిర్ణయించబడింది.పొరుగున ఉన్న రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌ల మధ్య కొత్త పరిచయాల అభివృద్ధి లేదా కొత్త msL131,32 రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌ల కొనుగోలు ద్వారా rRNA యాంప్లిఫికేషన్ యొక్క కొంత నష్టం భర్తీ చేయబడుతుందని ఈ నిర్మాణాలు సూచిస్తున్నాయి.ఎన్సెఫాలిటోజూన్ జాతులు (జీనోమ్ ~2.5 మిలియన్ బిపి), వాటి దగ్గరి బంధువు ఆర్డోస్పోరాతో పాటు, యూకారియోట్‌లలో జీనోమ్ తగ్గింపు యొక్క అంతిమ స్థాయిని ప్రదర్శిస్తాయి - అవి 2000 కంటే తక్కువ ప్రోటీన్-కోడింగ్ జన్యువులను కలిగి ఉంటాయి మరియు వాటి రైబోజోమ్‌లు ఆర్‌ఎన్‌ఏ శకలాలు విడదీయడం మాత్రమే కాకుండా, ఆర్‌ఎన్‌ఏ విచ్ఛేదనం లేనివిగా భావించబడతాయి. బాక్టీరియా రైబోజోమ్‌ల నుండి వచ్చే బోసోమ్‌లు) E. క్యూనికులీ జీనోమ్26,27,28లో హోమోలాగ్‌లు లేకపోవడం వల్ల నాలుగు రైబోసోమల్ ప్రొటీన్‌లు కూడా ఉన్నాయి.అందువల్ల, E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ జన్యు క్షయంకి పరమాణు అనుసరణ కోసం గతంలో తెలియని వ్యూహాలను బహిర్గతం చేయగలదని మేము నిర్ధారించాము.
మా క్రయో-EM నిర్మాణం వర్ణించవలసిన అతి చిన్న యూకారియోటిక్ సైటోప్లాస్మిక్ రైబోజోమ్‌ను సూచిస్తుంది మరియు కణానికి సమగ్రమైన పరమాణు యంత్రాల నిర్మాణం, అసెంబ్లీ మరియు పరిణామంపై జన్యు తగ్గింపు యొక్క అంతిమ స్థాయి ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందనే దానిపై అంతర్దృష్టిని అందిస్తుంది.E. క్యూనికులి రైబోజోమ్ RNA మడత మరియు రైబోజోమ్ అసెంబ్లీ యొక్క విస్తృతంగా సంరక్షించబడిన అనేక సూత్రాలను ఉల్లంఘిస్తుందని మేము కనుగొన్నాము మరియు కొత్త, గతంలో తెలియని రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌ను కనుగొన్నాము.చాలా ఊహించని విధంగా, మైక్రోస్పోరిడియా రైబోజోమ్‌లు చిన్న అణువులను బంధించే సామర్థ్యాన్ని అభివృద్ధి చేశాయని మేము చూపుతాము మరియు rRNA మరియు ప్రోటీన్‌లలోని కత్తిరింపులు పరిణామాత్మక ఆవిష్కరణలను ప్రేరేపిస్తాయని ఊహిస్తున్నాము, అది చివరికి రైబోజోమ్‌పై ఉపయోగకరమైన లక్షణాలను అందజేస్తుంది.
కణాంతర జీవులలో ప్రోటీన్లు మరియు న్యూక్లియిక్ ఆమ్లాల పరిణామంపై మన అవగాహనను మెరుగుపరచడానికి, మేము వాటి రైబోజోమ్‌లను శుద్ధి చేయడానికి మరియు ఈ రైబోజోమ్‌ల నిర్మాణాన్ని గుర్తించడానికి సోకిన క్షీరద కణాల సంస్కృతుల నుండి E. క్యూనికులీ బీజాంశాలను వేరుచేయాలని నిర్ణయించుకున్నాము.మైక్రోస్పోరిడియాను పోషక మాధ్యమంలో కల్చర్ చేయలేనందున పెద్ద సంఖ్యలో పరాన్నజీవి మైక్రోస్పోరిడియాను పొందడం కష్టం.బదులుగా, అవి హోస్ట్ సెల్ లోపల మాత్రమే పెరుగుతాయి మరియు పునరుత్పత్తి చేస్తాయి.అందువల్ల, రైబోజోమ్ శుద్దీకరణ కోసం E. క్యూనిక్యులి బయోమాస్‌ను పొందేందుకు, మేము E. క్యూనిక్యులి బీజాంశంతో క్షీరద కిడ్నీ కణ రేఖ RK13ని ఇన్ఫెక్షన్ చేసాము మరియు E. క్యూనిక్యులి పెరగడానికి మరియు గుణించేలా చేయడానికి ఈ సోకిన కణాలను చాలా వారాల పాటు కల్చర్ చేసాము.దాదాపు సగం చదరపు మీటర్ల సోకిన సెల్ మోనోలేయర్‌ని ఉపయోగించి, మేము సుమారు 300 mg మైక్రోస్పోరిడియా బీజాంశాలను శుద్ధి చేయగలిగాము మరియు రైబోజోమ్‌లను వేరుచేయడానికి వాటిని ఉపయోగించగలిగాము.మేము అప్పుడు గాజు పూసలతో శుద్ధి చేయబడిన బీజాంశాలను అంతరాయం కలిగించాము మరియు లైసేట్ల యొక్క స్టెప్‌వైస్ పాలిథిలిన్ గ్లైకాల్ భిన్నాన్ని ఉపయోగించి ముడి రైబోజోమ్‌లను వేరు చేసాము.ఇది నిర్మాణ విశ్లేషణ కోసం దాదాపు 300 µg ముడి E. క్యూనికులీ రైబోజోమ్‌లను పొందేందుకు మాకు వీలు కల్పించింది.
మేము ఫలిత రైబోజోమ్ నమూనాలను ఉపయోగించి క్రయో-ఇఎమ్ చిత్రాలను సేకరించాము మరియు పెద్ద రైబోసోమల్ సబ్యూనిట్, చిన్న సబ్యూనిట్ హెడ్ మరియు చిన్న సబ్యూనిట్‌కు సంబంధించిన మాస్క్‌లను ఉపయోగించి ఈ చిత్రాలను ప్రాసెస్ చేసాము.ఈ ప్రక్రియలో, మేము సుమారు 108,000 రైబోసోమల్ కణాల చిత్రాలను మరియు 2.7 Å (సప్లిమెంటరీ ఫిగర్స్ 1-3) రిజల్యూషన్‌తో కంప్యూటెడ్ క్రియో-EM చిత్రాలను సేకరించాము.మేము rRNA, రైబోసోమల్ ప్రోటీన్ మరియు E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లతో అనుబంధించబడిన హైబర్నేషన్ ఫ్యాక్టర్ Mdf1 (Fig. 1a, b) మోడల్‌కు cryoEM చిత్రాలను ఉపయోగించాము.
హైబర్నేషన్ కారకం Mdf1 (pdb id 7QEP)తో సంక్లిష్టంగా ఉన్న E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ యొక్క నిర్మాణం.b హైబర్నేషన్ ఫ్యాక్టర్ Mdf1 యొక్క మ్యాప్ E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌తో అనుబంధించబడింది.c సెకండరీ స్ట్రక్చర్ మ్యాప్ మైక్రోస్పోరిడియన్ జాతులలో కోలుకున్న rRNAని తెలిసిన రైబోసోమల్ నిర్మాణాలతో పోల్చింది.ప్యానెల్‌లు డీకోడింగ్ సైట్ (DC), సార్సినిసిన్ లూప్ (SRL) మరియు పెప్టిడైల్ ట్రాన్స్‌ఫేరేస్ సెంటర్ (PTC)తో సహా విస్తరించిన rRNA శకలాలు (ES) మరియు రైబోజోమ్ క్రియాశీల సైట్‌ల స్థానాన్ని చూపుతాయి.d E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ యొక్క పెప్టిడైల్ ట్రాన్స్‌ఫేరేస్ కేంద్రానికి సంబంధించిన ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత, ఈ ఉత్ప్రేరక సైట్ E. క్యూనిక్యులి పరాన్నజీవి మరియు H. సేపియన్‌లతో సహా దాని అతిధేయలలో అదే నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉందని సూచిస్తుంది.e, f డీకోడింగ్ సెంటర్ (e) యొక్క సంబంధిత ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత మరియు డీకోడింగ్ సెంటర్ (f) యొక్క స్కీమాటిక్ నిర్మాణం E. క్యూనిక్యులిలో అనేక ఇతర యూకారియోట్‌లలో A1491 (E. కోలి నంబరింగ్)కు బదులుగా U1491 అవశేషాలు ఉన్నాయని సూచిస్తున్నాయి.ఈ మార్పు ఈ క్రియాశీల సైట్‌ను లక్ష్యంగా చేసుకునే యాంటీబయాటిక్‌లకు E. క్యూనిక్యులి సున్నితంగా ఉండవచ్చని సూచిస్తుంది.
V. నెకాట్రిక్స్ మరియు P. లోకస్టే రైబోజోమ్‌ల యొక్క గతంలో ఏర్పాటు చేయబడిన నిర్మాణాలకు భిన్నంగా (రెండు నిర్మాణాలు ఒకే మైక్రోస్పోరిడియా కుటుంబమైన నోసెమటిడేను సూచిస్తాయి మరియు ఒకదానికొకటి చాలా పోలి ఉంటాయి), 31,32 E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లు rRNA మరియు ప్రోటీన్ ఫ్రాగ్మెంటేషన్ యొక్క అనేక ప్రక్రియలకు లోనవుతాయి.మరింత డీనాటరేషన్ (సప్లిమెంటరీ ఫిగర్స్ 4-6).rRNAలో, అత్యంత అద్భుతమైన మార్పులలో యాంప్లిఫైడ్ 25S rRNA ఫ్రాగ్మెంట్ ES12L యొక్క పూర్తి నష్టం మరియు h39, h41 మరియు H18 హెలిస్‌ల పాక్షిక క్షీణత (Fig. 1c, అనుబంధ Fig. 4) ఉన్నాయి.రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌లలో, అత్యంత అద్భుతమైన మార్పులలో eS30 ప్రోటీన్‌ని పూర్తిగా కోల్పోవడం మరియు eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17, మరియు eS7 ప్రొటీన్‌లు, (సూచనలు 5 4 ప్రోటీన్‌లు) యొక్క సంక్షిప్తీకరణ కూడా ఉన్నాయి.
అందువల్ల, ఎన్సెఫలోటోజోన్/ఆర్డోస్పోరా జాతుల జన్యువుల విపరీతమైన తగ్గింపు వాటి రైబోజోమ్ నిర్మాణంలో ప్రతిబింబిస్తుంది: E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లు యూకారియోటిక్ సైటోప్లాస్మిక్ రైబోజోమ్‌లలో ప్రోటీన్ కంటెంట్ యొక్క అత్యంత నాటకీయ నష్టాన్ని అనుభవిస్తాయి మరియు అవి నిర్మాణాత్మక లక్షణాలకు లోబడి ఉంటాయి మరియు అవి ఆర్‌ఎన్‌ఏలో కూడా విస్తృతంగా లేవు. జీవితంలోని మూడు డొమైన్‌లలో కూడా.E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ యొక్క నిర్మాణం ఈ మార్పులకు మొదటి పరమాణు నమూనాను అందిస్తుంది మరియు తులనాత్మక జన్యుశాస్త్రం మరియు కణాంతర జీవఅణువుల నిర్మాణం (సప్లిమెంటరీ ఫిగ్. 7) రెండింటి ద్వారా విస్మరించబడిన పరిణామ సంఘటనలను వెల్లడిస్తుంది.క్రింద, మేము ఈ ఈవెంట్‌లలో ప్రతి ఒక్కటి వాటి సంభావ్య పరిణామ మూలాలు మరియు రైబోజోమ్ పనితీరుపై వాటి సంభావ్య ప్రభావంతో పాటు వివరిస్తాము.
పెద్ద rRNA ట్రంక్‌లతోపాటు, E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లు వాటి సక్రియ సైట్‌లలో ఒకదానిలో rRNA వైవిధ్యాలను కలిగి ఉన్నాయని మేము అప్పుడు కనుగొన్నాము.E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ యొక్క పెప్టిడైల్ ట్రాన్స్‌ఫేరేస్ కేంద్రం ఇతర యూకారియోటిక్ రైబోజోమ్‌ల (Fig. 1d) మాదిరిగానే నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉన్నప్పటికీ, డీకోడింగ్ కేంద్రం న్యూక్లియోటైడ్ 1491 (E. coli నంబరింగ్, Fig. 1e, f) వద్ద క్రమం వైవిధ్యం కారణంగా భిన్నంగా ఉంటుంది.ఈ పరిశీలన ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే యూకారియోటిక్ రైబోజోమ్‌ల డీకోడింగ్ సైట్ సాధారణంగా బ్యాక్టీరియా-రకం అవశేషాలు A1408 మరియు G1491తో పోలిస్తే G1408 మరియు A1491 అవశేషాలను కలిగి ఉంటుంది.ఈ వైవిధ్యం రిబోసోమల్ యాంటీబయాటిక్స్ యొక్క అమినోగ్లైకోసైడ్ కుటుంబానికి బ్యాక్టీరియా మరియు యూకారియోటిక్ రైబోజోమ్‌ల యొక్క విభిన్న సున్నితత్వాన్ని మరియు డీకోడింగ్ సైట్‌ను లక్ష్యంగా చేసుకునే ఇతర చిన్న అణువులను సూచిస్తుంది.E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ యొక్క డీకోడింగ్ సైట్‌లో, అవశేషాలు A1491 U1491తో భర్తీ చేయబడింది, ఈ క్రియాశీల సైట్‌ను లక్ష్యంగా చేసుకుని చిన్న అణువుల కోసం ఒక ప్రత్యేకమైన బైండింగ్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ను సృష్టించే అవకాశం ఉంది.అదే A14901 రూపాంతరం P. లోకస్టే మరియు V. నెకాట్రిక్స్ వంటి ఇతర మైక్రోస్పోరిడియాలలో కూడా ఉంది, ఇది మైక్రోస్పోరిడియా జాతులలో (Fig. 1f) విస్తృతంగా ఉందని సూచిస్తుంది.
మా E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ నమూనాలు జీవక్రియ నిష్క్రియ బీజాంశాల నుండి వేరుచేయబడినందున, మేము ఒత్తిడి లేదా ఆకలి పరిస్థితులలో గతంలో వివరించిన రైబోజోమ్ బైండింగ్ కోసం E. క్యూనిక్యులి యొక్క క్రయో-EM మ్యాప్‌ను పరీక్షించాము.నిద్రాణస్థితి కారకాలు 31,32,36,37, 38. మేము హైబర్నేటింగ్ రైబోజోమ్ యొక్క గతంలో ఏర్పాటు చేసిన నిర్మాణాన్ని E. క్యూనికులీ రైబోజోమ్ యొక్క క్రయో-EM మ్యాప్‌తో సరిపోల్చాము.డాకింగ్ కోసం, హైబర్నేషన్ ఫ్యాక్టర్ Stm138తో కాంప్లెక్స్‌లో S. సెరెవిసియా రైబోజోమ్‌లు, Lso232 ఫ్యాక్టర్‌తో కాంప్లెక్స్‌లో లోకస్ట్ రైబోజోమ్‌లు మరియు Mdf1 మరియు Mdf231 కారకాలతో కాంప్లెక్స్‌లో V. నెకాట్రిక్స్ రైబోజోమ్‌లు ఉపయోగించబడ్డాయి.అదే సమయంలో, మిగిలిన కారకం Mdf1కి సంబంధించిన క్రయో-EM సాంద్రతను మేము కనుగొన్నాము.V. నెకాట్రిక్స్ రైబోజోమ్‌తో Mdf1 బైండింగ్ మాదిరిగానే, Mdf1 కూడా E. క్యూనికులీ రైబోజోమ్‌తో బంధిస్తుంది, ఇక్కడ ఇది రైబోజోమ్ యొక్క E సైట్‌ను అడ్డుకుంటుంది, బహుశా పరాన్నజీవి బీజాంశం జీవక్రియ నిష్క్రియంగా మారినప్పుడు రైబోజోమ్‌లను అందుబాటులో ఉంచడంలో సహాయపడుతుంది (మూర్తి 2).)
Mdf1 రైబోజోమ్ యొక్క E సైట్‌ను బ్లాక్ చేస్తుంది, ఇది పరాన్నజీవి బీజాంశం జీవక్రియ నిష్క్రియంగా మారినప్పుడు రైబోజోమ్‌ను నిష్క్రియం చేయడంలో సహాయపడుతుంది.E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ యొక్క నిర్మాణంలో, ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ సమయంలో రైబోజోమ్ నుండి డీసీలేటెడ్ tRNA విడుదలను సులభతరం చేసే రైబోజోమ్ యొక్క భాగమైన L1 రైబోజోమ్ కాండంతో Mdf1 గతంలో తెలియని సంబంధాన్ని ఏర్పరుస్తుందని మేము కనుగొన్నాము.ఈ పరిచయాలు Mdf1 డీసీటైలేటెడ్ tRNA వలె అదే యంత్రాంగాన్ని ఉపయోగించి రైబోజోమ్ నుండి విడదీయాలని సూచిస్తున్నాయి, ప్రోటీన్ సంశ్లేషణను తిరిగి సక్రియం చేయడానికి రైబోజోమ్ Mdf1ని ఎలా తొలగిస్తుంది అనేదానికి సాధ్యమైన వివరణను అందిస్తుంది.
అయినప్పటికీ, మా నిర్మాణం Mdf1 మరియు L1 రైబోజోమ్ లెగ్ (ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ సమయంలో రైబోజోమ్ నుండి డీసైలేటెడ్ tRNA విడుదల చేయడంలో సహాయపడే రైబోజోమ్ యొక్క భాగం) మధ్య తెలియని సంబంధాన్ని వెల్లడించింది.ప్రత్యేకించి, Mdf1 డీసైలేటెడ్ tRNA మాలిక్యూల్ (Fig. 2) యొక్క మోచేయి విభాగంలోని అదే పరిచయాలను ఉపయోగిస్తుంది.ఇంతకుముందు తెలియని ఈ మాలిక్యులర్ మోడలింగ్, డీసీటైలేటెడ్ tRNA వలె అదే మెకానిజంను ఉపయోగించి Mdf1 రైబోజోమ్ నుండి విడిపోతుందని చూపించింది, ఇది ప్రోటీన్ సంశ్లేషణను తిరిగి సక్రియం చేయడానికి రైబోజోమ్ ఈ హైబర్నేషన్ కారకాన్ని ఎలా తొలగిస్తుందో వివరిస్తుంది.
rRNA నమూనాను నిర్మిస్తున్నప్పుడు, E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ అసాధారణంగా ముడుచుకున్న rRNA శకలాలను కలిగి ఉందని మేము కనుగొన్నాము, దానిని మేము ఫ్యూజ్డ్ rRNA అని పిలుస్తాము (Fig. 3).జీవితంలోని మూడు డొమైన్‌లలో విస్తరించి ఉన్న రైబోజోమ్‌లలో, rRNA నిర్మాణాలుగా ముడుచుకుంటుంది, దీనిలో చాలా rRNA స్థావరాలు బేస్ పెయిర్ మరియు ఒకదానితో ఒకటి మడవడం లేదా రైబోసోమల్ ప్రోటీన్లతో సంకర్షణ చెందుతాయి.అయినప్పటికీ, E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లలో, rRNAలు ఈ మడత సూత్రాన్ని ఉల్లంఘించినట్లు, వాటి హెలిక్స్‌లలో కొన్నింటిని విప్పిన rRNA ప్రాంతాలుగా మార్చడం ద్వారా కనిపిస్తుంది.
S. సెరెవిసియా, V. నెకాట్రిక్స్ మరియు E. క్యూనిక్యులిలో H18 25S rRNA హెలిక్స్ యొక్క నిర్మాణం.సాధారణంగా, మూడు లైఫ్ డొమైన్‌లలో విస్తరించి ఉన్న రైబోజోమ్‌లలో, ఈ లింకర్ 24 నుండి 34 అవశేషాలను కలిగి ఉన్న RNA హెలిక్స్‌లోకి కాయిల్ చేస్తుంది.మైక్రోస్పోరిడియాలో, దీనికి విరుద్ధంగా, ఈ rRNA లింకర్ క్రమంగా 12 అవశేషాలను కలిగి ఉన్న రెండు సింగిల్-స్ట్రాండ్ యూరిడిన్-రిచ్ లింకర్‌లకు తగ్గించబడుతుంది.ఈ అవశేషాలు చాలా వరకు ద్రావణాలకు బహిర్గతమవుతాయి.పరాన్నజీవి మైక్రోస్పోరిడియా rRNA ఫోల్డింగ్ యొక్క సాధారణ సూత్రాలను ఉల్లంఘించినట్లు కనిపిస్తుందని ఫిగర్ చూపిస్తుంది, ఇక్కడ rRNA బేస్‌లు సాధారణంగా ఇతర స్థావరాలతో జతచేయబడతాయి లేదా rRNA-ప్రోటీన్ పరస్పర చర్యలలో పాల్గొంటాయి.మైక్రోస్పోరిడియాలో, కొన్ని rRNA శకలాలు అననుకూలమైన మడతను సంతరించుకుంటాయి, దీనిలో మునుపటి rRNA హెలిక్స్ దాదాపు సరళ రేఖలో పొడిగించబడిన సింగిల్-స్ట్రాండ్ ఫ్రాగ్మెంట్ అవుతుంది.ఈ అసాధారణ ప్రాంతాల ఉనికి మైక్రోస్పోరిడియా rRNAని కనిష్ట సంఖ్యలో RNA బేస్‌లను ఉపయోగించి సుదూర rRNA శకలాలను బంధించడానికి అనుమతిస్తుంది.
ఈ పరిణామ పరివర్తనకు అత్యంత అద్భుతమైన ఉదాహరణ H18 25S rRNA హెలిక్స్ (Fig. 3)లో గమనించవచ్చు.E. coli నుండి మానవుల వరకు జాతులలో, ఈ rRNA హెలిక్స్ యొక్క స్థావరాలు 24-32 న్యూక్లియోటైడ్‌లను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి కొద్దిగా క్రమరహిత హెలిక్స్‌ను ఏర్పరుస్తాయి.V. నెకాట్రిక్స్ మరియు P. లోకస్టే,31,32 నుండి గతంలో గుర్తించబడిన రైబోసోమల్ నిర్మాణాలలో, H18 హెలిక్స్ యొక్క స్థావరాలు పాక్షికంగా అన్‌కాయిల్ చేయబడి ఉంటాయి, అయితే న్యూక్లియోటైడ్ బేస్ జత చేయడం భద్రపరచబడింది.అయినప్పటికీ, E. క్యూనిక్యులిలో ఈ rRNA శకలం 228UUUGU232 మరియు 301UUUUUUUUU307 అతి చిన్న లింకర్‌లుగా మారుతుంది.సాధారణ rRNA శకలాలు కాకుండా, ఈ యూరిడిన్-రిచ్ లింకర్లు కాయిల్ చేయవు లేదా రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌లతో విస్తృత సంబంధాన్ని ఏర్పరచవు.బదులుగా, వారు సాల్వెంట్-ఓపెన్ మరియు పూర్తిగా విప్పబడిన నిర్మాణాలను అవలంబిస్తారు, దీనిలో rRNA తంతువులు దాదాపు నేరుగా విస్తరించబడతాయి.H16 మరియు H18 rRNA హెలిక్స్‌ల మధ్య 33 Å గ్యాప్‌ని పూరించడానికి E. క్యూనిక్యులి కేవలం 12 RNA బేస్‌లను ఎలా ఉపయోగిస్తుందో ఈ సాగదీసిన ఆకృతి వివరిస్తుంది, అయితే ఇతర జాతులకు అంతరాన్ని పూరించడానికి కనీసం రెండు రెట్లు ఎక్కువ rRNA బేస్‌లు అవసరమవుతాయి.
ఈ విధంగా, శక్తివంతంగా అననుకూలమైన మడత ద్వారా, పరాన్నజీవి మైక్రోస్పోరిడియా జీవితంలోని మూడు డొమైన్‌లలో జాతుల అంతటా విస్తృతంగా సంరక్షించబడిన rRNA విభాగాలను కూడా కుదించే వ్యూహాన్ని అభివృద్ధి చేసిందని మేము నిరూపించగలము.స్పష్టంగా, rRNA హెలిక్స్‌లను షార్ట్ పాలీ-U లింకర్‌లుగా మార్చే ఉత్పరివర్తనాలను సేకరించడం ద్వారా, E. క్యూనిక్యులి దూర rRNA శకలాలు బంధించడానికి వీలైనంత తక్కువ న్యూక్లియోటైడ్‌లను కలిగి ఉన్న అసాధారణమైన rRNA శకలాలను ఏర్పరుస్తుంది.మైక్రోస్పోరిడియా వారి నిర్మాణ మరియు క్రియాత్మక సమగ్రతను కోల్పోకుండా వారి ప్రాథమిక పరమాణు నిర్మాణంలో ఎలా నాటకీయ తగ్గింపును సాధించిందో వివరించడానికి ఇది సహాయపడుతుంది.
E. క్యూనిక్యులి rRNA యొక్క మరొక అసాధారణ లక్షణం గట్టిపడకుండా rRNA రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది (Fig. 4).ఉబ్బెత్తు అనేది బేస్ జతలు లేని న్యూక్లియోటైడ్‌లు, ఇవి ఆర్‌ఎన్‌ఏ హెలిక్స్‌లో దాక్కోకుండా బయటకు వక్రీకరిస్తాయి.చాలా rRNA ప్రోట్రూషన్‌లు పరమాణు సంసంజనాలుగా పనిచేస్తాయి, ప్రక్కనే ఉన్న రైబోసోమల్ ప్రోటీన్లు లేదా ఇతర rRNA శకలాలు బంధించడంలో సహాయపడతాయి.కొన్ని ఉబ్బెత్తులు అతుకులుగా పనిచేస్తాయి, ఉత్పాదక ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ కోసం rRNA హెలిక్స్ వంగడానికి మరియు మడతపెట్టడానికి అనుమతిస్తుంది 41 .
ఒక rRNA ప్రోట్రూషన్ (S. సెరెవిసియా నంబరింగ్) E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ నిర్మాణంలో లేదు, కానీ చాలా ఇతర యూకారియోట్‌లలో b E. coli, S. సెరెవిసియా, H. సేపియన్స్ మరియు E. క్యూనిక్యులి ఇంటర్నల్ రైబోజోమ్‌లలో ఉంటుంది.పరాన్నజీవులు చాలా పురాతనమైన, అత్యంత సంరక్షించబడిన rRNA ఉబ్బెత్తులను కలిగి ఉండవు.ఈ గట్టిపడటం రైబోజోమ్ నిర్మాణాన్ని స్థిరీకరిస్తుంది;అందువల్ల, మైక్రోస్పోరిడియాలో అవి లేకపోవడం మైక్రోస్పోరిడియా పరాన్నజీవులలో rRNA మడత యొక్క తగ్గిన స్థిరత్వాన్ని సూచిస్తుంది.P స్టెమ్స్‌తో పోలిక (బాక్టీరియాలో L7/L12 కాండం) rRNA బంప్‌ల నష్టం కొన్నిసార్లు కోల్పోయిన గడ్డల పక్కన కొత్త గడ్డలు కనిపించడంతో సమానంగా ఉంటుందని చూపిస్తుంది.23S/28S rRNAలోని H42 హెలిక్స్ ఒక పురాతన ఉబ్బెత్తును కలిగి ఉంది (Saccharomyces cerevisiaeలో U1206) జీవితంలోని మూడు డొమైన్‌లలో దాని రక్షణ కారణంగా కనీసం 3.5 బిలియన్ సంవత్సరాల వయస్సు ఉన్నట్లు అంచనా వేయబడింది.మైక్రోస్పోరిడియాలో, ఈ ఉబ్బరం తొలగించబడుతుంది.అయితే, కోల్పోయిన ఉబ్బెత్తు (E. క్యూనికులిలో A1306) పక్కన కొత్త ఉబ్బెత్తు కనిపించింది.
ఆశ్చర్యకరంగా, ఇతర యూకారియోట్‌లలో భద్రపరచబడిన 30 కంటే ఎక్కువ ఉబ్బెత్తులతో సహా ఇతర జాతులలో కనిపించే చాలా rRNA ఉబ్బెత్తులు E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లలో లేవని మేము కనుగొన్నాము (Fig. 4a).ఈ నష్టం రైబోసోమల్ సబ్‌యూనిట్‌లు మరియు ప్రక్కనే ఉన్న rRNA హెలిస్‌ల మధ్య అనేక పరిచయాలను తొలగిస్తుంది, కొన్నిసార్లు రైబోజోమ్‌లో పెద్ద బోలు శూన్యాలను సృష్టిస్తుంది, సాంప్రదాయ రైబోజోమ్‌లతో పోలిస్తే E. క్యూనికులీ రైబోజోమ్‌ను మరింత పోరస్‌గా చేస్తుంది (Fig. 4b).ముఖ్యంగా, గతంలో గుర్తించిన V. నెకాట్రిక్స్ మరియు P. లోకస్టే రైబోజోమ్ నిర్మాణాలలో కూడా ఈ ఉబ్బెత్తులు చాలా వరకు కోల్పోయాయని మేము కనుగొన్నాము, వీటిని మునుపటి నిర్మాణ విశ్లేషణలు పట్టించుకోలేదు31,32.
కొన్నిసార్లు rRNA bulges యొక్క నష్టం కోల్పోయిన ఉబ్బెత్తు పక్కన కొత్త bulges అభివృద్ధి కలిసి ఉంటుంది.ఉదాహరణకు, రైబోసోమల్ P-స్టెమ్‌లో U1208 ఉబ్బెత్తు (సచ్చరోమైసెస్ సెరివిసియాలో) ఉంది, ఇది E. కోలి నుండి మానవులకు మనుగడలో ఉంది మరియు అందువల్ల 3.5 బిలియన్ సంవత్సరాల వయస్సు ఉన్నట్లు అంచనా వేయబడింది.ప్రోటీన్ సంశ్లేషణ సమయంలో, ఈ ఉబ్బెత్తు P స్టెమ్ ఓపెన్ మరియు క్లోజ్డ్ కన్ఫర్మేషన్‌ల మధ్య కదలడానికి సహాయపడుతుంది, తద్వారా రైబోజోమ్ అనువాద కారకాలను రిక్రూట్ చేయగలదు మరియు వాటిని క్రియాశీల సైట్‌కు అందించగలదు.E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లలో, ఈ గట్టిపడటం లేదు;అయితే, మూడు బేస్ జతలలో మాత్రమే ఉన్న కొత్త గట్టిపడటం (G883) P కాండం యొక్క సరైన వశ్యతను పునరుద్ధరించడానికి దోహదం చేస్తుంది (Fig. 4c).
ఉబ్బెత్తు లేకుండా rRNAపై మా డేటా, rRNA కనిష్టీకరణ అనేది రైబోజోమ్ యొక్క ఉపరితలంపై rRNA మూలకాల నష్టానికి మాత్రమే పరిమితం కాదు, కానీ రైబోజోమ్ న్యూక్లియస్‌ను కూడా కలిగి ఉండవచ్చు, ఇది స్వేచ్ఛా-జీవన కణాలలో వివరించబడని పరాన్నజీవి-నిర్దిష్ట పరమాణు లోపాన్ని సృష్టిస్తుంది.జీవ జాతులు గమనించబడతాయి.
కానానికల్ రైబోసోమల్ ప్రొటీన్లు మరియు rRNAలను మోడలింగ్ చేసిన తర్వాత, సంప్రదాయ రైబోసోమల్ భాగాలు క్రయో-EM ఇమేజ్‌లోని మూడు భాగాలను వివరించలేవని మేము కనుగొన్నాము.ఈ శకలాలు రెండు పరిమాణంలో చిన్న అణువులు (Fig. 5, అనుబంధ Fig. 8).మొదటి సెగ్మెంట్ uL15 మరియు eL18 అనే రైబోసోమల్ ప్రొటీన్‌ల మధ్య సాధారణంగా eL18 యొక్క C-టెర్మినస్ ఆక్రమించబడి ఉంటుంది, ఇది E. క్యూనికులీలో కుదించబడింది.ఈ అణువు యొక్క గుర్తింపును మేము గుర్తించలేనప్పటికీ, ఈ సాంద్రత కలిగిన ద్వీపం యొక్క పరిమాణం మరియు ఆకృతి స్పెర్మిడిన్ అణువుల ఉనికి ద్వారా బాగా వివరించబడింది.uL15 ప్రోటీన్లలో (Asp51 మరియు Arg56) మైక్రోస్పోరిడియా-నిర్దిష్ట ఉత్పరివర్తనాల ద్వారా రైబోజోమ్‌తో దాని బంధం స్థిరీకరించబడుతుంది, ఇది ఈ చిన్న అణువుకు రైబోజోమ్ యొక్క అనుబంధాన్ని పెంచుతుంది, ఎందుకంటే అవి uL15 చిన్న అణువును రైబోసోమల్‌గా చుట్టడానికి అనుమతిస్తాయి.అనుబంధ మూర్తి 2).8, అదనపు డేటా 1, 2).
E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌కు కట్టుబడి ఉన్న రైబోస్ వెలుపల న్యూక్లియోటైడ్‌ల ఉనికిని చూపిస్తున్న క్రయో-EM ఇమేజింగ్.E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లో, ఈ న్యూక్లియోటైడ్ చాలా ఇతర యూకారియోటిక్ రైబోజోమ్‌లలో 25S rRNA A3186 న్యూక్లియోటైడ్ (Saccharomyces cerevisiae నంబరింగ్) వలె అదే స్థానాన్ని ఆక్రమిస్తుంది.b E. క్యూనిక్యులి యొక్క రైబోసోమల్ నిర్మాణంలో, ఈ న్యూక్లియోటైడ్ రైబోసోమల్ ప్రోటీన్లు uL9 మరియు eL20 మధ్య ఉంటుంది, తద్వారా రెండు ప్రోటీన్ల మధ్య సంబంధాన్ని స్థిరీకరిస్తుంది.మైక్రోస్పోరిడియా జాతుల మధ్య cd eL20 సీక్వెన్స్ కన్జర్వేషన్ విశ్లేషణ.మైక్రోస్పోరిడియా జాతుల ఫైలోజెనెటిక్ ట్రీ (c) మరియు eL20 ప్రొటీన్ (d) యొక్క బహుళ శ్రేణి అమరిక, న్యూక్లియోటైడ్-బైండింగ్ అవశేషాలు F170 మరియు K172 చాలా విలక్షణమైన మైక్రోస్పోరిడియాలో భద్రపరచబడిందని చూపిస్తుంది, S. lophii మినహా, ప్రారంభ మైక్రోస్పోరిడియాను మినహాయించి, మైక్రోస్పోరిడియా 9 బ్రాంచ్‌లను పునరుద్ధరించింది.e న్యూక్లియోటైడ్-బైండింగ్ అవశేషాలు F170 మరియు K172 ఎక్కువగా తగ్గిన మైక్రోస్పోరిడియా జన్యువులోని eL20లో మాత్రమే ఉన్నాయని, కానీ ఇతర యూకారియోట్‌లలో కాదని ఈ సంఖ్య చూపిస్తుంది.మొత్తంమీద, మైక్రోస్పోరిడియన్ రైబోజోమ్‌లు AMP అణువులను బంధించడానికి మరియు రైబోసోమల్ నిర్మాణంలో ప్రోటీన్-ప్రోటీన్ పరస్పర చర్యలను స్థిరీకరించడానికి వాటిని ఉపయోగించే న్యూక్లియోటైడ్ బైండింగ్ సైట్‌ను అభివృద్ధి చేశాయని ఈ డేటా సూచిస్తుంది.మైక్రోస్పోరిడియాలో ఈ బైండింగ్ సైట్ యొక్క అధిక పరిరక్షణ మరియు ఇతర యూకారియోట్‌లలో లేకపోవడం ఈ సైట్ మైక్రోస్పోరిడియాకు ఎంపిక చేసిన మనుగడ ప్రయోజనాన్ని అందించవచ్చని సూచిస్తుంది.అందువల్ల, మైక్రోస్పోరిడియా రైబోజోమ్‌లోని న్యూక్లియోటైడ్-బైండింగ్ పాకెట్ గతంలో వివరించిన విధంగా క్షీణించిన లక్షణం లేదా rRNA క్షీణత యొక్క ముగింపు రూపంగా కనిపించడం లేదు, కానీ మైక్రోస్పోరిడియా రైబోజోమ్‌ను నేరుగా చిన్న అణువులను బంధించడానికి అనుమతించే ఉపయోగకరమైన పరిణామ ఆవిష్కరణ.రైబోజోమ్‌ల కోసం బిల్డింగ్ బ్లాక్స్.ఈ ఆవిష్కరణ మైక్రోస్పోరిడియా రైబోజోమ్‌ను దాని స్ట్రక్చరల్ బిల్డింగ్ బ్లాక్‌గా ఒకే న్యూక్లియోటైడ్‌ను ఉపయోగించే ఏకైక రైబోజోమ్‌గా చేస్తుంది.f న్యూక్లియోటైడ్ బైండింగ్ నుండి ఉద్భవించిన ఊహాజనిత పరిణామ మార్గం.
రెండవ తక్కువ పరమాణు బరువు సాంద్రత రైబోసోమల్ ప్రోటీన్లు uL9 మరియు eL30 (Fig. 5a) మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్‌లో ఉంది.ఈ ఇంటర్‌ఫేస్ గతంలో rRNA A3186 (ES39L rRNA పొడిగింపులో భాగం) 25S న్యూక్లియోటైడ్‌కు బైండింగ్ సైట్‌గా Saccharomyces సెరెవిసియా రైబోజోమ్ నిర్మాణంలో వివరించబడింది.క్షీణించిన P. లోకస్టే ES39L రైబోజోమ్‌లలో, ఈ ఇంటర్‌ఫేస్ తెలియని సింగిల్ న్యూక్లియోటైడ్ 31ని బంధిస్తుంది మరియు ఈ న్యూక్లియోటైడ్ rRNA యొక్క తగ్గిన తుది రూపం అని భావించబడుతుంది, దీనిలో rRNA పొడవు ~130-230 బేస్‌లు.ES39L ఒకే న్యూక్లియోటైడ్ 32.43కి తగ్గించబడింది.న్యూక్లియోటైడ్‌ల ద్వారా సాంద్రతను వివరించవచ్చనే ఆలోచనకు మా క్రయో-EM చిత్రాలు మద్దతు ఇస్తున్నాయి.అయినప్పటికీ, మా నిర్మాణం యొక్క అధిక రిజల్యూషన్ ఈ న్యూక్లియోటైడ్ ఒక ఎక్స్‌ట్రారిబోసోమల్ అణువు, బహుశా AMP (Fig. 5a, b) అని చూపించింది.
న్యూక్లియోటైడ్ బైండింగ్ సైట్ E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లో కనిపించిందా లేదా అది ఇంతకు ముందు ఉందా అని మేము అడిగాము.న్యూక్లియోటైడ్ బైండింగ్ ప్రధానంగా eL30 రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌లోని Phe170 మరియు Lys172 అవశేషాల ద్వారా మధ్యవర్తిత్వం వహించినందున, మేము 4396 ప్రతినిధి యూకారియోట్‌లలో ఈ అవశేషాల పరిరక్షణను అంచనా వేసాము.పైన పేర్కొన్న uL15 విషయంలో వలె, Phe170 మరియు Lys172 అవశేషాలు సాధారణ మైక్రోస్పోరిడియాలో మాత్రమే ఎక్కువగా సంరక్షించబడుతున్నాయని మేము కనుగొన్నాము, కానీ వైవిధ్యమైన మైక్రోస్పోరిడియా మైటోస్పోరిడియం మరియు యాంఫియాంబ్లిస్‌తో సహా ఇతర యూకారియోట్‌లలో లేవు (దీనిలో ES349L తగ్గింది r.4c, RNA frag45 కాదు).-ఇ).
కలిసి తీసుకుంటే, ఈ డేటా E. క్యూనిక్యులి మరియు ఇతర కానానికల్ మైక్రోస్పోరిడియాలు rRNA మరియు ప్రోటీన్ స్థాయిలలో క్షీణతను భర్తీ చేయడానికి రైబోజోమ్ నిర్మాణంలో పెద్ద సంఖ్యలో చిన్న జీవక్రియలను సమర్ధవంతంగా సంగ్రహించే సామర్థ్యాన్ని అభివృద్ధి చేశాయనే ఆలోచనకు మద్దతు ఇస్తుంది.అలా చేయడం ద్వారా, వారు రైబోజోమ్ వెలుపల న్యూక్లియోటైడ్‌లను బంధించే ప్రత్యేక సామర్థ్యాన్ని అభివృద్ధి చేశారు, పరాన్నజీవి పరమాణు నిర్మాణాలు సమృద్ధిగా ఉన్న చిన్న జీవక్రియలను సంగ్రహించడం ద్వారా మరియు వాటిని క్షీణించిన RNA మరియు ప్రోటీన్ శకలాలు యొక్క నిర్మాణాత్మక అనుకరణలుగా ఉపయోగించడం ద్వారా భర్తీ చేస్తాయి..
పెద్ద రైబోసోమల్ సబ్యూనిట్‌లో కనుగొనబడిన మా క్రయో-EM మ్యాప్‌లోని మూడవ అనుకరణ లేని భాగం.మా మ్యాప్ యొక్క సాపేక్షంగా అధిక రిజల్యూషన్ (2.6 Å) ఈ సాంద్రత పెద్ద సైడ్ చైన్ అవశేషాల ప్రత్యేక కలయికలతో కూడిన ప్రోటీన్‌లకు చెందినదని సూచిస్తుంది, ఇది ఈ సాంద్రతను గతంలో తెలియని రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌గా గుర్తించడానికి మాకు వీలు కల్పించింది, దీనికి msL2 (మైక్రోస్పోరిడియా- నిర్దిష్ట ప్రోటీన్ L2) అని పేరు పెట్టారు (పద్ధతులు, ఫిగర్ 6).మా హోమోలజీ శోధన msL2 ఎన్సెఫాలిటర్ మరియు ఓరోస్పోరిడియం జాతికి చెందిన మైక్రోస్పోరిడియా క్లాడ్‌లో భద్రపరచబడిందని, అయితే ఇతర మైక్రోస్పోరిడియాతో సహా ఇతర జాతులలో లేదని చూపించింది.రైబోసోమల్ నిర్మాణంలో, msL2 విస్తరించిన ES31L rRNA యొక్క నష్టం ద్వారా ఏర్పడిన ఖాళీని ఆక్రమిస్తుంది.ఈ శూన్యంలో, msL2 rRNA మడతను స్థిరీకరించడంలో సహాయపడుతుంది మరియు ES31L నష్టాన్ని భర్తీ చేస్తుంది (మూర్తి 6).
మైక్రోస్పోరిడియా-నిర్దిష్ట రైబోసోమల్ ప్రోటీన్ msL2 యొక్క ఎలక్ట్రాన్ సాంద్రత మరియు నమూనా E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లలో కనుగొనబడింది.b చాలా యూకారియోటిక్ రైబోజోమ్‌లు, 80S రైబోజోమ్ ఆఫ్ సక్రోరోమైసెస్ సెరెవిసియా, చాలా మైక్రోస్పోరిడియన్ జాతులలో ES19L rRNA యాంప్లిఫికేషన్ కోల్పోయింది.V. నెకాట్రిక్స్ మైక్రోస్పోరిడియా రైబోజోమ్ యొక్క గతంలో ఏర్పాటు చేయబడిన నిర్మాణం ఈ పరాన్నజీవులలో ES19L యొక్క నష్టం కొత్త msL1 రైబోసోమల్ ప్రోటీన్ యొక్క పరిణామం ద్వారా భర్తీ చేయబడుతుందని సూచిస్తుంది.ఈ అధ్యయనంలో, E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ ES19L నష్టానికి స్పష్టమైన పరిహారంగా అదనపు రైబోసోమల్ RNA మిమిక్ ప్రోటీన్‌ను కూడా అభివృద్ధి చేసిందని మేము కనుగొన్నాము.అయినప్పటికీ, msL2 (ప్రస్తుతం ఊహాజనిత ECU06_1135 ప్రోటీన్‌గా ఉల్లేఖించబడింది) మరియు msL1 వేర్వేరు నిర్మాణ మరియు పరిణామ మూలాలను కలిగి ఉన్నాయి.c పరిణామాత్మకంగా సంబంధం లేని msL1 మరియు msL2 రైబోసోమల్ ప్రొటీన్‌ల తరం యొక్క ఈ ఆవిష్కరణ రైబోజోమ్‌లు వాటి rRNAలో హానికరమైన ఉత్పరివర్తనాలను పోగుచేసుకుంటే, అవి దగ్గరి సంబంధం ఉన్న జాతుల చిన్న ఉపసమితిలో కూడా అపూర్వమైన స్థాయి కూర్పు వైవిధ్యాన్ని సాధించగలవని సూచిస్తున్నాయి.ఈ ఆవిష్కరణ మైటోకాన్డ్రియల్ రైబోజోమ్ యొక్క మూలం మరియు పరిణామాన్ని స్పష్టం చేయడంలో సహాయపడుతుంది, ఇది అత్యంత తగ్గిన rRNA మరియు జాతుల అంతటా ప్రోటీన్ కూర్పులో అసాధారణమైన వైవిధ్యానికి ప్రసిద్ధి చెందింది.
మేము msL2 ప్రోటీన్‌ను గతంలో వివరించిన msL1 ప్రోటీన్‌తో పోల్చాము, ఇది V. నెకాట్రిక్స్ రైబోజోమ్‌లో కనుగొనబడిన ఏకైక మైక్రోస్పోరిడియా-నిర్దిష్ట రైబోసోమల్ ప్రోటీన్.మేము msL1 మరియు msL2 పరిణామాత్మకంగా సంబంధం కలిగి ఉన్నాయో లేదో పరీక్షించాలనుకుంటున్నాము.మా విశ్లేషణ msL1 మరియు msL2 రైబోసోమల్ నిర్మాణంలో ఒకే కుహరాన్ని ఆక్రమించాయి, కానీ వేర్వేరు ప్రాధమిక మరియు తృతీయ నిర్మాణాలను కలిగి ఉంటాయి, ఇది వాటి స్వతంత్ర పరిణామ మూలాన్ని సూచిస్తుంది (Fig. 6).అందువల్ల, msL2 యొక్క మా ఆవిష్కరణ rRNA శకలాలు నష్టాన్ని భర్తీ చేయడానికి కాంపాక్ట్ యూకారియోటిక్ జాతుల సమూహాలు స్వతంత్రంగా నిర్మాణాత్మకంగా విభిన్నమైన రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌లను అభివృద్ధి చేయగలవని రుజువును అందిస్తుంది.చాలా సైటోప్లాస్మిక్ యూకారియోటిక్ రైబోజోమ్‌లు ఒకే కుటుంబానికి చెందిన 81 రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌లతో సహా మార్పులేని ప్రోటీన్‌ను కలిగి ఉండటంలో ఈ అన్వేషణ గుర్తించదగినది.విస్తరించిన rRNA విభాగాల నష్టానికి ప్రతిస్పందనగా మైక్రోస్పోరిడియా యొక్క వివిధ క్లాడ్‌లలో msL1 మరియు msL2 కనిపించడం, పరాన్నజీవి యొక్క పరమాణు నిర్మాణం యొక్క అధోకరణం పరాన్నజీవులు పరిహార ఉత్పరివర్తనాలను వెతకడానికి కారణమవుతుందని సూచిస్తుంది, ఇది చివరికి వివిధ పరాన్నజీవుల జనాభాలో వాటి సముపార్జనకు దారితీయవచ్చు.నిర్మాణాలు.
చివరగా, మా నమూనా పూర్తయినప్పుడు, మేము E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ యొక్క కూర్పును జన్యు శ్రేణి నుండి అంచనా వేసిన దానితో పోల్చాము.eL14, eL38, eL41 మరియు eS30తో సహా అనేక రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌లు E. క్యూనికులీ జన్యువు నుండి వాటి హోమోలాగ్‌లు స్పష్టంగా లేకపోవడం వల్ల E. క్యూనికులీ జన్యువు నుండి తప్పిపోయినట్లు గతంలో భావించారు.అనేక రైబోసోమల్ ప్రొటీన్‌ల నష్టం ఇతర అత్యంత తగ్గిన కణాంతర పరాన్నజీవులు మరియు ఎండోసింబియాంట్‌లలో కూడా అంచనా వేయబడింది.ఉదాహరణకు, చాలా ఫ్రీ-లివింగ్ బ్యాక్టీరియా 54 రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌ల కుటుంబాన్ని కలిగి ఉన్నప్పటికీ, ఈ ప్రోటీన్ కుటుంబాలలో 11 మాత్రమే హోస్ట్-నిరోధిత బ్యాక్టీరియా యొక్క ప్రతి విశ్లేషించబడిన జన్యువులో గుర్తించదగిన హోమోలాగ్‌లను కలిగి ఉంటాయి.ఈ భావనకు మద్దతుగా, eL38 మరియు eL4131,32 ప్రోటీన్‌లు లేని V. నెకాట్రిక్స్ మరియు P. లోకస్టే మైక్రోస్పోరిడియాలో రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌ల నష్టం ప్రయోగాత్మకంగా గమనించబడింది.
అయినప్పటికీ, E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లో కేవలం eL38, eL41 మరియు eS30 మాత్రమే పోయినట్లు మా నిర్మాణాలు చూపిస్తున్నాయి.eL14 ప్రోటీన్ సంరక్షించబడింది మరియు హోమోలజీ శోధనలో (Fig. 7) ఈ ప్రోటీన్ ఎందుకు కనుగొనబడలేదని మా నిర్మాణం చూపించింది.E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లలో, rRNA-యాంప్లిఫైడ్ ES39L యొక్క క్షీణత కారణంగా eL14 బైండింగ్ సైట్‌లో ఎక్కువ భాగం పోతుంది.ES39L లేనప్పుడు, eL14 దాని ద్వితీయ నిర్మాణాన్ని చాలా వరకు కోల్పోయింది మరియు E. క్యూనిక్యులి మరియు S. సెరెవిసియాలో eL14 సీక్వెన్స్‌లో 18% మాత్రమే ఒకేలా ఉంది.ఈ పేలవమైన శ్రేణి సంరక్షణ విశేషమైనది, ఎందుకంటే 1.5 బిలియన్ సంవత్సరాల వ్యవధిలో ఉద్భవించిన సాక్రోరోమైసెస్ సెరెవిసియా మరియు హోమో సేపియన్స్-జీవులు కూడా eL14లో 51% కంటే ఎక్కువ అవశేషాలను పంచుకుంటాయి.E. క్యూనిక్యులి eL14 ప్రస్తుతం పుటేటివ్ M970_061160 ప్రొటీన్‌గా ఎందుకు ఉల్లేఖించబడిందో మరియు eL1427 రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌గా కాకుండా ఎందుకు పరిరక్షణ యొక్క ఈ క్రమరహిత నష్టం వివరిస్తుంది.
మరియు మైక్రోస్పోరిడియా రైబోజోమ్ ES39L rRNA పొడిగింపును కోల్పోయింది, ఇది eL14 రైబోసోమల్ ప్రోటీన్ బైండింగ్ సైట్‌ను పాక్షికంగా తొలగించింది.ES39L లేనప్పుడు, eL14 మైక్రోస్పోర్ ప్రోటీన్ ద్వితీయ నిర్మాణాన్ని కోల్పోతుంది, దీనిలో మునుపటి rRNA-బైండింగ్ α-హెలిక్స్ కనిష్ట పొడవు లూప్‌గా క్షీణిస్తుంది.b బహుళ శ్రేణి అమరిక eL14 ప్రోటీన్ యూకారియోటిక్ జాతులలో (ఈస్ట్ మరియు హ్యూమన్ హోమోలాగ్‌ల మధ్య 57% సీక్వెన్స్ ఐడెంటిటీ) బాగా సంరక్షించబడిందని చూపిస్తుంది, కానీ మైక్రోస్పోరిడియాలో పేలవంగా సంరక్షించబడింది మరియు భిన్నంగా ఉంటుంది (దీనిలో 24% కంటే ఎక్కువ అవశేషాలు eL14 హోమోలోగ్‌తో సమానంగా ఉండవు).S. సెరెవిసియా లేదా H. సేపియన్స్ నుండి).ఈ పేలవమైన సీక్వెన్స్ కన్జర్వేషన్ మరియు సెకండరీ స్ట్రక్చర్ వేరియబిలిటీ e. క్యూనిక్యులిలో eL14 హోమోలాగ్ ఎందుకు కనుగొనబడలేదు మరియు E. క్యూనికులిలో ఈ ప్రొటీన్ ఎందుకు పోయినట్లు భావించబడుతుందో వివరిస్తుంది.దీనికి విరుద్ధంగా, E. క్యూనికులీ eL14 గతంలో ఒక పుటేటివ్ M970_061160 ప్రోటీన్‌గా వ్యాఖ్యానించబడింది.మైక్రోస్పోరిడియా జన్యు వైవిధ్యం ప్రస్తుతం ఎక్కువగా అంచనా వేయబడిందని ఈ పరిశీలన సూచిస్తుంది: ప్రస్తుతం మైక్రోస్పోరిడియాలో కోల్పోయినట్లు భావిస్తున్న కొన్ని జన్యువులు చాలా విభిన్నమైన రూపాల్లో ఉన్నప్పటికీ నిజానికి భద్రపరచబడ్డాయి;బదులుగా, కొన్ని వార్మ్-నిర్దిష్ట ప్రోటీన్‌ల కోసం మైక్రోస్పోరిడియా జన్యువులకు కోడ్‌గా భావించబడుతున్నాయి (ఉదా, ఊహాజనిత ప్రోటీన్ M970_061160) వాస్తవానికి ఇతర యూకారియోట్‌లలో కనిపించే చాలా వైవిధ్యమైన ప్రోటీన్‌లకు కోడ్‌లు.
ఆర్‌ఆర్‌ఎన్‌ఎ డీనాటరేషన్ ప్రక్కనే ఉన్న రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌లలో సీక్వెన్స్ పరిరక్షణ యొక్క నాటకీయ నష్టానికి దారితీస్తుందని, ఈ ప్రోటీన్‌లను హోమోలజీ శోధనల కోసం గుర్తించలేమని ఈ అన్వేషణ సూచిస్తుంది.అందువల్ల, చిన్న జన్యు జీవులలో పరమాణు క్షీణత యొక్క వాస్తవ స్థాయిని మనం ఎక్కువగా అంచనా వేయవచ్చు, ఎందుకంటే కోల్పోయినట్లు భావించే కొన్ని ప్రోటీన్లు చాలా మార్పు చెందిన రూపాల్లో ఉన్నప్పటికీ వాస్తవానికి కొనసాగుతాయి.
విపరీతమైన జీనోమ్ తగ్గింపు పరిస్థితులలో పరాన్నజీవులు తమ పరమాణు యంత్రాల పనితీరును ఎలా నిలుపుకోగలవు?మా అధ్యయనం E. క్యూనిక్యులి యొక్క సంక్లిష్ట పరమాణు నిర్మాణాన్ని (రైబోజోమ్) వివరించడం ద్వారా ఈ ప్రశ్నకు సమాధానం ఇస్తుంది, ఇది అతి చిన్న యూకారియోటిక్ జన్యువులలో ఒకటైన జీవి.
సూక్ష్మజీవుల పరాన్నజీవులలోని ప్రోటీన్ మరియు RNA అణువులు తరచుగా స్వేచ్ఛా-జీవన జాతులలోని వాటి హోమోలాగస్ అణువుల నుండి భిన్నంగా ఉంటాయని దాదాపు రెండు దశాబ్దాలుగా తెలుసు, ఎందుకంటే వాటికి నాణ్యత నియంత్రణ కేంద్రాలు లేవు, స్వేచ్ఛా-జీవన సూక్ష్మజీవులలో వాటి పరిమాణంలో 50% వరకు తగ్గించబడతాయి.మడత మరియు పనితీరును దెబ్బతీసే అనేక బలహీనపరిచే ఉత్పరివర్తనలు.ఉదాహరణకు, అనేక కణాంతర పరాన్నజీవులు మరియు ఎండోసింబియాంట్స్‌తో సహా చిన్న జన్యు జీవుల రైబోజోమ్‌లలో అనేక రైబోసోమల్ ప్రొటీన్లు లేవని మరియు 27, 29, 30, 49 స్వేచ్ఛా-జీవన జాతులతో పోలిస్తే rRNA న్యూక్లియోటైడ్‌లలో మూడింట ఒక వంతు వరకు ఉండవచ్చని అంచనా వేయబడింది. అయితే, ఈ పారాజీన్‌లు ప్రధానంగా అధ్యయనం చేసిన విధానంలో ఈ పరమాణువు ప్రధానంగా పని చేస్తుంది. ics.
కణాంతర పరాన్నజీవులు మరియు ఇతర హోస్ట్-నిరోధిత జీవుల (సప్లిమెంటరీ ఫిగ్. 7) యొక్క సాంప్రదాయ తులనాత్మక జన్యు అధ్యయనాల నుండి సేకరించడం కష్టతరమైన పరిణామం యొక్క అనేక అంశాలను స్థూల కణాల నిర్మాణం బహిర్గతం చేయగలదని మా అధ్యయనం చూపిస్తుంది.ఉదాహరణకు, eL14 ప్రోటీన్ యొక్క ఉదాహరణ పరాన్నజీవి జాతులలో పరమాణు ఉపకరణం యొక్క వాస్తవ స్థాయి క్షీణతను మనం ఎక్కువగా అంచనా వేయగలమని చూపిస్తుంది.ఎన్సెఫాలిటిక్ పరాన్నజీవులు ఇప్పుడు వందల కొద్దీ మైక్రోస్పోరిడియా-నిర్దిష్ట జన్యువులను కలిగి ఉన్నాయని నమ్ముతారు.అయినప్పటికీ, ఈ నిర్దిష్ట జన్యువులలో కొన్ని వాస్తవానికి ఇతర యూకారియోట్‌లలో సాధారణమైన జన్యువుల యొక్క చాలా భిన్నమైన వైవిధ్యాలు అని మా ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.అంతేకాకుండా, msL2 ప్రోటీన్ యొక్క ఉదాహరణ మనం కొత్త రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌లను ఎలా విస్మరిస్తామో మరియు పరాన్నజీవి పరమాణు యంత్రాల కంటెంట్‌ను ఎలా తక్కువగా అంచనా వేస్తున్నామో చూపిస్తుంది.చిన్న అణువుల ఉదాహరణ పరాన్నజీవి పరమాణు నిర్మాణాలలో అత్యంత తెలివిగల ఆవిష్కరణలను ఎలా విస్మరించవచ్చో చూపిస్తుంది, అది వాటికి కొత్త జీవసంబంధ కార్యకలాపాలను అందిస్తుంది.
కలిసి చూస్తే, ఈ ఫలితాలు హోస్ట్-నిరోధిత జీవుల పరమాణు నిర్మాణాలు మరియు స్వేచ్ఛా-జీవన జీవులలో వాటి ప్రతిరూపాల మధ్య తేడాలపై మన అవగాహనను మెరుగుపరుస్తాయి.మాలిక్యులర్ మెషీన్లు, చాలా కాలంగా తగ్గించబడతాయని, క్షీణించవచ్చని మరియు వివిధ బలహీనపరిచే ఉత్పరివర్తనాలకు లోబడి ఉన్నాయని భావించబడుతున్నాయని, బదులుగా క్రమపద్ధతిలో పట్టించుకోని అసాధారణ నిర్మాణ లక్షణాల సమితిని కలిగి ఉన్నాయని మేము చూపిస్తాము.
మరోవైపు, E. క్యూనిక్యులి యొక్క రైబోజోమ్‌లలో మేము కనుగొన్న నాన్-బల్కీ rRNA శకలాలు మరియు ఫ్యూజ్డ్ శకలాలు జన్యు తగ్గింపు అనేది జీవితంలోని మూడు డొమైన్‌లలో భద్రపరచబడిన ప్రాథమిక పరమాణు యంత్రాలలోని భాగాలను కూడా మార్చగలదని సూచిస్తున్నాయి - దాదాపు 3.5 బిలియన్ సంవత్సరాల తర్వాత .జాతుల స్వతంత్ర పరిణామం.
E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్‌లలోని ఉబ్బెత్తు-రహిత మరియు ఫ్యూజ్డ్ rRNA శకలాలు ఎండోసింబియోటిక్ బ్యాక్టీరియాలో RNA అణువుల యొక్క మునుపటి అధ్యయనాల వెలుగులో ప్రత్యేక ఆసక్తిని కలిగి ఉన్నాయి.ఉదాహరణకు, అఫిడ్ ఎండోసింబియోంట్ బుచ్నేరా అఫిడికోలాలో, rRNA మరియు tRNA అణువులు A+T కూర్పు పక్షపాతం కారణంగా ఉష్ణోగ్రత-సెన్సిటివ్ నిర్మాణాలను కలిగి ఉన్నాయని మరియు అధిక నిష్పత్తిలో నాన్-కానానికల్ బేస్ జతల20,50 ఉన్నట్లు చూపబడింది.RNAలో ఈ మార్పులు, అలాగే ప్రొటీన్ అణువులలో మార్పులు, భాగస్వాములపై ​​ఎండోసింబియాంట్స్ యొక్క మితిమీరిన ఆధారపడటానికి మరియు ఉష్ణాన్ని 21, 23 బదిలీ చేయడంలో ఎండోసింబియంట్స్ అసమర్థతకు కారణమని ఇప్పుడు భావిస్తున్నారు.పరాన్నజీవి మైక్రోస్పోరిడియా rRNA నిర్మాణాత్మకంగా విభిన్నమైన మార్పులను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, ఈ మార్పుల యొక్క స్వభావం తగ్గిన ఉష్ణ స్థిరత్వం మరియు చాపెరోన్ ప్రోటీన్‌లపై ఎక్కువ ఆధారపడటం తగ్గిన జన్యువులతో జీవులలో RNA అణువుల యొక్క సాధారణ లక్షణాలు కావచ్చు.
మరోవైపు, మా నిర్మాణాలు పరాన్నజీవి మైక్రోస్పోరిడియా విస్తృతంగా సంరక్షించబడిన rRNA మరియు ప్రోటీన్ శకలాలను నిరోధించే ప్రత్యేక సామర్థ్యాన్ని అభివృద్ధి చేసిందని చూపిస్తుంది, క్షీణించిన rRNA మరియు ప్రోటీన్ శకలాలు యొక్క నిర్మాణాత్మక అనుకరణలుగా సమృద్ధిగా మరియు సులభంగా లభించే చిన్న జీవక్రియలను ఉపయోగించగల సామర్థ్యాన్ని అభివృద్ధి చేస్తుంది.పరమాణు నిర్మాణ క్షీణత..rRNAలో ప్రోటీన్ శకలాలు నష్టాన్ని భర్తీ చేసే చిన్న అణువులు మరియు E. క్యూనిక్యులి యొక్క రైబోజోమ్‌లు uL15 మరియు eL30 ప్రోటీన్‌లలోని మైక్రోస్పోరిడియా-నిర్దిష్ట అవశేషాలతో బంధిస్తాయి అనే వాస్తవం ఈ అభిప్రాయానికి మద్దతు ఇస్తుంది.చిన్న అణువులను రైబోజోమ్‌లకు బంధించడం సానుకూల ఎంపిక యొక్క ఉత్పత్తి కావచ్చు, దీనిలో రైబోసోమల్ ప్రోటీన్‌లలోని మైక్రోస్పోరిడియా-నిర్దిష్ట ఉత్పరివర్తనలు చిన్న అణువులకు రైబోజోమ్‌ల అనుబంధాన్ని పెంచే సామర్థ్యం కోసం ఎంపిక చేయబడ్డాయి, ఇది మరింత సమర్థవంతమైన రైబోసోమల్ జీవులకు దారితీయవచ్చు.ఈ ఆవిష్కరణ సూక్ష్మజీవుల పరాన్నజీవుల పరమాణు నిర్మాణంలో స్మార్ట్ ఆవిష్కరణను వెల్లడిస్తుంది మరియు తగ్గింపు పరిణామం ఉన్నప్పటికీ పరాన్నజీవి పరమాణు నిర్మాణాలు వాటి పనితీరును ఎలా నిర్వహిస్తాయనే దానిపై మాకు మంచి అవగాహన ఇస్తుంది.
ప్రస్తుతం, ఈ చిన్న అణువుల గుర్తింపు అస్పష్టంగానే ఉంది.రైబోసోమల్ నిర్మాణంలో ఈ చిన్న అణువుల రూపాన్ని మైక్రోస్పోరిడియా జాతుల మధ్య ఎందుకు భిన్నంగా ఉంటుందో స్పష్టంగా లేదు.ప్రత్యేకించి, V. నెకాట్రిక్స్ యొక్క eL20 మరియు K172 ప్రొటీన్‌లలో F170 అవశేషాలు ఉన్నప్పటికీ, E. క్యూనిక్యులి మరియు P. లోకస్టే యొక్క రైబోజోమ్‌లలో న్యూక్లియోటైడ్ బైండింగ్ ఎందుకు గమనించబడుతుందో స్పష్టంగా లేదు.ఈ తొలగింపు అవశేషాలు 43 uL6 (న్యూక్లియోటైడ్ బైండింగ్ పాకెట్‌కు ఆనుకుని ఉంది) వల్ల సంభవించవచ్చు, ఇది V. నెకాట్రిక్స్‌లోని టైరోసిన్ మరియు E. క్యూనిక్యులి మరియు P. లోకస్టేలో థ్రెయోనిన్ కాదు.Tyr43 యొక్క స్థూలమైన సుగంధ సైడ్ చెయిన్ స్టెరిక్ అతివ్యాప్తి కారణంగా న్యూక్లియోటైడ్ బైండింగ్‌లో జోక్యం చేసుకోవచ్చు.ప్రత్యామ్నాయంగా, స్పష్టమైన న్యూక్లియోటైడ్ తొలగింపు క్రయో-EM ఇమేజింగ్ యొక్క తక్కువ రిజల్యూషన్ వల్ల కావచ్చు, ఇది V. నెకాట్రిక్స్ రైబోసోమల్ శకలాల నమూనాను అడ్డుకుంటుంది.
మరోవైపు, జన్యు క్షయం ప్రక్రియ ఒక ఆవిష్కరణ శక్తి కావచ్చునని మా పని సూచిస్తుంది.ప్రత్యేకించి, మైక్రోస్పోరిడియా రైబోజోమ్‌లోని rRNA మరియు ప్రోటీన్ శకలాలు కోల్పోవడం రైబోజోమ్ నిర్మాణంలో మార్పులను ప్రోత్సహించే పరిణామ పీడనాన్ని సృష్టిస్తుందని E. క్యూనిక్యులి రైబోజోమ్ యొక్క నిర్మాణం సూచిస్తుంది.ఈ వైవిధ్యాలు రైబోజోమ్ యొక్క క్రియాశీల సైట్‌కు దూరంగా జరుగుతాయి మరియు తగ్గిన rRNA ద్వారా అంతరాయం కలిగించే సరైన రైబోజోమ్ అసెంబ్లీని నిర్వహించడానికి (లేదా పునరుద్ధరించడానికి) సహాయపడతాయి.మైక్రోస్పోరిడియా రైబోజోమ్ యొక్క ప్రధాన ఆవిష్కరణ జన్యు ప్రవాహాన్ని బఫర్ చేయవలసిన అవసరంగా పరిణామం చెందిందని ఇది సూచిస్తుంది.
బహుశా ఇది న్యూక్లియోటైడ్ బైండింగ్ ద్వారా ఉత్తమంగా వివరించబడింది, ఇది ఇప్పటివరకు ఇతర జీవులలో ఎప్పుడూ గమనించబడలేదు.న్యూక్లియోటైడ్-బైండింగ్ అవశేషాలు సాధారణ మైక్రోస్పోరిడియాలో ఉంటాయి, కానీ ఇతర యూకారియోట్‌లలో ఉండవు, న్యూక్లియోటైడ్-బైండింగ్ సైట్‌లు అదృశ్యం కావడానికి వేచి ఉన్న అవశేషాలు మాత్రమే కాదని లేదా వ్యక్తిగత న్యూక్లియోటైడ్‌ల రూపంలో పునరుద్ధరించబడటానికి rRNA చివరి సైట్ కాదని సూచిస్తుంది.బదులుగా, ఈ సైట్ అనేక రౌండ్ల సానుకూల ఎంపికలో అభివృద్ధి చెందగల ఉపయోగకరమైన ఫీచర్‌గా కనిపిస్తోంది.న్యూక్లియోటైడ్ బైండింగ్ సైట్‌లు సహజ ఎంపిక యొక్క ఉప-ఉత్పత్తి కావచ్చు: ఒకసారి ES39L అధోకరణం చెందితే, మైక్రోస్పోరిడియా ES39L లేనప్పుడు సరైన రైబోజోమ్ బయోజెనిసిస్‌ను పునరుద్ధరించడానికి పరిహారం కోరవలసి వస్తుంది.ఈ న్యూక్లియోటైడ్ ES39Lలోని A3186 న్యూక్లియోటైడ్ యొక్క పరమాణు సంపర్కాలను అనుకరించగలదు కాబట్టి, న్యూక్లియోటైడ్ అణువు రైబోజోమ్ యొక్క బిల్డింగ్ బ్లాక్‌గా మారుతుంది, దీని బంధం eL30 సీక్వెన్స్ యొక్క మ్యుటేషన్ ద్వారా మరింత మెరుగుపడుతుంది.
కణాంతర పరాన్నజీవుల పరమాణు పరిణామానికి సంబంధించి, మా అధ్యయనం డార్వినియన్ సహజ ఎంపిక యొక్క శక్తులు మరియు జన్యు క్షయం యొక్క జన్యు ప్రవాహం సమాంతరంగా పనిచేయవు, కానీ డోలనం చేస్తాయి.మొదట, జన్యు చలనం జీవఅణువుల యొక్క ముఖ్యమైన లక్షణాలను తొలగిస్తుంది, పరిహారం చాలా అవసరం.డార్వినియన్ సహజ ఎంపిక ద్వారా పరాన్నజీవులు ఈ అవసరాన్ని సంతృప్తి పరచినప్పుడు మాత్రమే వాటి స్థూలకణాలు తమ అత్యంత ఆకర్షణీయమైన మరియు వినూత్నమైన లక్షణాలను అభివృద్ధి చేసుకునే అవకాశాన్ని కలిగి ఉంటాయి.ముఖ్యముగా, E. క్యూనికులి రైబోజోమ్‌లోని న్యూక్లియోటైడ్ బైండింగ్ సైట్‌ల పరిణామం పరమాణు పరిణామం యొక్క ఈ నష్ట-లాభ నమూనా హానికరమైన ఉత్పరివర్తనాలను మాత్రమే కాకుండా, కొన్నిసార్లు పరాన్నజీవి స్థూల కణాలపై పూర్తిగా కొత్త విధులను అందజేస్తుందని సూచిస్తుంది.
ఈ ఆలోచన సెవెల్ రైట్ యొక్క చలన సమతౌల్య సిద్ధాంతానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది, ఇది సహజ ఎంపిక యొక్క కఠినమైన వ్యవస్థ51,52,53 ఆవిష్కరణలకు జీవుల సామర్థ్యాన్ని పరిమితం చేస్తుందని పేర్కొంది.అయినప్పటికీ, జన్యు చలనం సహజ ఎంపికకు అంతరాయం కలిగిస్తే, ఈ డ్రిఫ్ట్‌లు తమలో తాము అనుకూలించని (లేదా హానికరమైనవి) మార్పులను ఉత్పత్తి చేయగలవు, అయితే అధిక ఫిట్‌నెస్ లేదా కొత్త జీవసంబంధ కార్యకలాపాలను అందించే తదుపరి మార్పులకు దారితీస్తాయి.జీవఅణువు యొక్క మడత మరియు పనితీరును తగ్గించే అదే రకమైన మ్యుటేషన్ దాని అభివృద్ధికి ప్రధాన ట్రిగ్గర్‌గా కనిపిస్తుందని వివరించడం ద్వారా మా ఫ్రేమ్‌వర్క్ ఈ ఆలోచనకు మద్దతు ఇస్తుంది.విన్-విన్ ఎవల్యూషనరీ మోడల్‌కు అనుగుణంగా, సాంప్రదాయకంగా క్షీణించే ప్రక్రియగా పరిగణించబడే జన్యు క్షయం కూడా ఆవిష్కరణకు ప్రధాన డ్రైవర్ అని మా అధ్యయనం చూపిస్తుంది, కొన్నిసార్లు మరియు బహుశా తరచుగా స్థూల కణాలను కొత్త పరాన్నజీవి కార్యకలాపాలను పొందేందుకు అనుమతిస్తుంది.వాటిని ఉపయోగించవచ్చు.