Nature.com দেখার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি যে ব্রাউজার সংস্করণটি ব্যবহার করছেন তাতে সীমিত CSS সমর্থন রয়েছে। সর্বোত্তম অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে একটি আপডেট করা ব্রাউজার ব্যবহার করার পরামর্শ দিচ্ছি (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্যতা মোড অক্ষম করুন)। ইতিমধ্যে, অব্যাহত সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, আমরা সাইটটিকে স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়াই রেন্ডার করব।
মাইক্রোবায়াল পরজীবীর বিবর্তনের সাথে প্রাকৃতিক নির্বাচনের বিরোধ জড়িত, যার ফলে পরজীবীদের উন্নতি হয় এবং জেনেটিক ড্রিফট, যার ফলে পরজীবীরা জিন হারাতে থাকে এবং ক্ষতিকারক মিউটেশন জমা করে। এখানে, একটি একক ম্যাক্রোমোলিকিউলের স্কেলে এই বিরোধ কীভাবে ঘটে তা বোঝার জন্য, আমরা এনসেফালিটোজুন কুনিকুলির রাইবোসোমের ক্রায়ো-ইএম কাঠামো বর্ণনা করি, যা প্রকৃতির সবচেয়ে ক্ষুদ্র জিনোমগুলির মধ্যে একটি সহ একটি ইউক্যারিওটিক জীব। E. cuniculi রাইবোসোমে rRNA-এর চরম হ্রাসের সাথে অভূতপূর্ব কাঠামোগত পরিবর্তন ঘটে, যেমন পূর্বে অজানা ফিউজড rRNA লিঙ্কার এবং স্ফীতি ছাড়াই rRNA-এর বিবর্তন। এছাড়াও, E. cuniculi রাইবোসোম rRNA খণ্ড এবং প্রোটিনের ক্ষতি থেকে বেঁচে গেছে, অবনমিত rRNA খণ্ড এবং প্রোটিনের কাঠামোগত অনুকরণ হিসাবে ছোট অণু ব্যবহার করার ক্ষমতা বিকাশ করে। সামগ্রিকভাবে, আমরা দেখাই যে আণবিক কাঠামোগুলিকে দীর্ঘকাল ধরে হ্রাস, অবক্ষয় এবং দুর্বল মিউটেশনের শিকার বলে মনে করা হত, তার অনেক ক্ষতিপূরণমূলক প্রক্রিয়া রয়েছে যা চরম আণবিক সংকোচন সত্ত্বেও তাদের সক্রিয় রাখে।
যেহেতু বেশিরভাগ জীবাণুজীব পরজীবীর গোষ্ঠীর তাদের পোষকদের কাজে লাগানোর জন্য অনন্য আণবিক সরঞ্জাম থাকে, তাই আমাদের প্রায়শই বিভিন্ন পরজীবীর গোষ্ঠীর জন্য বিভিন্ন থেরাপিউটিকস তৈরি করতে হয়1,2। যাইহোক, নতুন প্রমাণ থেকে জানা যায় যে পরজীবী বিবর্তনের কিছু দিক অভিসারী এবং মূলত অনুমানযোগ্য, যা জীবাণুজীব পরজীবীতে বিস্তৃত থেরাপিউটিক হস্তক্ষেপের সম্ভাব্য ভিত্তি নির্দেশ করে3,4,5,6,7,8,9।
পূর্ববর্তী গবেষণায় জিনোম রিডাকশন বা জিনোম ক্ষয় নামে মাইক্রোবায়াল পরজীবীদের মধ্যে একটি সাধারণ বিবর্তনীয় প্রবণতা চিহ্নিত করা হয়েছে10,11,12,13। বর্তমান গবেষণায় দেখা গেছে যে যখন মাইক্রোবায়ালরা তাদের মুক্ত জীবনযাত্রা ত্যাগ করে এবং আন্তঃকোষীয় পরজীবী (অথবা এন্ডোসিম্বিয়ান্ট) হয়, তখন তাদের জিনোম লক্ষ লক্ষ বছর ধরে ধীর কিন্তু আশ্চর্যজনক রূপান্তরের মধ্য দিয়ে যায়9,11। জিনোম ক্ষয় নামে পরিচিত একটি প্রক্রিয়ায়, মাইক্রোবায়াল পরজীবীরা ক্ষতিকারক মিউটেশন সংগ্রহ করে যা পূর্বে অনেক গুরুত্বপূর্ণ জিনকে সিউডোজিনে পরিণত করে, যার ফলে ধীরে ধীরে জিনের ক্ষতি এবং মিউটেশনাল পতন ঘটে14,15। এই পতন ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত মুক্ত-জীবিত প্রজাতির তুলনায় প্রাচীনতম আন্তঃকোষীয় জীবের 95% পর্যন্ত জিন ধ্বংস করতে পারে। সুতরাং, আন্তঃকোষীয় পরজীবীর বিবর্তন হল দুটি বিপরীত শক্তির মধ্যে একটি টানাপোড়েন: ডারউইনের প্রাকৃতিক নির্বাচন, যা পরজীবীর উন্নতির দিকে পরিচালিত করে এবং জিনোমের পতন, পরজীবীদের বিস্মৃতির দিকে ঠেলে দেয়। পরজীবী কীভাবে এই টানাপোড়েন থেকে বেরিয়ে এসে তার আণবিক কাঠামোর কার্যকলাপ ধরে রাখতে সক্ষম হয়েছিল তা এখনও স্পষ্ট নয়।
যদিও জিনোম ক্ষয়ের প্রক্রিয়া সম্পূর্ণরূপে বোঝা যায়নি, তবুও এটি মূলত ঘন ঘন জিনগত পরিবর্তনের কারণে ঘটে বলে মনে হয়। যেহেতু পরজীবীরা ছোট, অযৌন এবং জিনগতভাবে সীমিত জনগোষ্ঠীতে বাস করে, তাই তারা ডিএনএ প্রতিলিপির সময় ঘটে যাওয়া ক্ষতিকারক মিউটেশনগুলিকে কার্যকরভাবে দূর করতে পারে না। এর ফলে ক্ষতিকারক মিউটেশনগুলির অপরিবর্তনীয় সঞ্চয় ঘটে এবং পরজীবী জিনোম হ্রাস পায়। ফলস্বরূপ, পরজীবী কেবল এমন জিন হারায় না যা অন্তঃকোষীয় পরিবেশে তার বেঁচে থাকার জন্য আর প্রয়োজনীয় নয়। পরজীবী জনগোষ্ঠীর বিক্ষিপ্ত ক্ষতিকারক মিউটেশনগুলিকে কার্যকরভাবে নির্মূল করতে অক্ষমতার কারণেই এই মিউটেশনগুলি তাদের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ জিন সহ সমগ্র জিনোমে জমা হতে থাকে।
জিনোম হ্রাস সম্পর্কে আমাদের বর্তমান ধারণার বেশিরভাগই কেবল জিনোম সিকোয়েন্সের তুলনার উপর ভিত্তি করে তৈরি, যেখানে গৃহস্থালির কাজ সম্পাদনকারী এবং সম্ভাব্য ওষুধের লক্ষ্যবস্তু হিসেবে কাজ করে এমন প্রকৃত অণুগুলির পরিবর্তনের দিকে কম মনোযোগ দেওয়া হয়। তুলনামূলক গবেষণায় দেখা গেছে যে ক্ষতিকারক আন্তঃকোষীয় মাইক্রোবিয়াল মিউটেশনের বোঝা প্রোটিন এবং নিউক্লিক অ্যাসিডগুলিকে ভুলভাবে ভাঁজ এবং একত্রিত করার প্রবণতা দেখায়, যা তাদের আরও বেশি চ্যাপেরোন নির্ভরশীল এবং তাপের প্রতি অতি সংবেদনশীল করে তোলে19,20,21,22,23। এছাড়াও, বিভিন্ন পরজীবী - কখনও কখনও 2.5 বিলিয়ন বছর পর্যন্ত পৃথক স্বাধীন বিবর্তন - তাদের প্রোটিন সংশ্লেষণে মান নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রের একই রকম ক্ষতির সম্মুখীন হয়েছে5,6 এবং ডিএনএ মেরামত প্রক্রিয়া24। তবে, কোষীয় ম্যাক্রোমোলিকুলের অন্যান্য সমস্ত বৈশিষ্ট্যের উপর আন্তঃকোষীয় জীবনযাত্রার প্রভাব সম্পর্কে খুব কমই জানা যায়, যার মধ্যে ক্ষতিকারক মিউটেশনের ক্রমবর্ধমান বোঝার সাথে আণবিক অভিযোজন অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।
এই কাজে, আন্তঃকোষীয় অণুজীবের প্রোটিন এবং নিউক্লিক অ্যাসিডের বিবর্তন আরও ভালোভাবে বোঝার জন্য, আমরা আন্তঃকোষীয় পরজীবী এনসেফালিটোজুন কুনিকুলির রাইবোসোমের গঠন নির্ধারণ করেছি। ই. কুনিকুলি হল একটি ছত্রাকের মতো জীব যা পরজীবী মাইক্রোস্পোরিডিয়ার একটি গোষ্ঠীর অন্তর্গত যাদের অস্বাভাবিকভাবে ছোট ইউক্যারিওটিক জিনোম রয়েছে এবং তাই জিনোম ক্ষয়25,26,27,28,29,30 অধ্যয়নের জন্য মডেল জীব হিসাবে ব্যবহৃত হয়। সম্প্রতি, মাইক্রোস্পোরিডিয়া, প্যারানোসেমা লোকস্টে এবং ভাইরিমোর্ফা নেক্যাট্রিক্স31,32 (~3.2 Mb জিনোম) এর মাঝারিভাবে হ্রাসপ্রাপ্ত জিনোমের জন্য ক্রায়ো-ইএম রাইবোসোম কাঠামো নির্ধারণ করা হয়েছিল। এই কাঠামোগুলি পরামর্শ দেয় যে rRNA পরিবর্ধনের কিছু ক্ষতি প্রতিবেশী রাইবোসোমাল প্রোটিনের মধ্যে নতুন যোগাযোগের বিকাশ বা নতুন msL131,32 রাইবোসোমাল প্রোটিন অর্জনের মাধ্যমে ক্ষতিপূরণ দেওয়া হয়। প্রজাতি এনসেফালিটোজুন (জিনোম ~২.৫ মিলিয়ন bp), তাদের নিকটতম আত্মীয় অর্ডোস্পোরার সাথে, ইউক্যারিওটদের জিনোম হ্রাসের চূড়ান্ত মাত্রা প্রদর্শন করে - তাদের ২০০০-এরও কম প্রোটিন-কোডিং জিন রয়েছে এবং আশা করা হচ্ছে যে তাদের রাইবোসোমগুলি কেবল rRNA সম্প্রসারণ খণ্ড (rRNA খণ্ড যা ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমকে ব্যাকটেরিয়াল রাইবোসোম থেকে আলাদা করে) বর্জিত নয়, E. cuniculi জিনোমে তাদের হোমোলগের অভাবের কারণে চারটি রাইবোসোমাল প্রোটিনও রয়েছে। অতএব, আমরা এই সিদ্ধান্তে পৌঁছেছি যে E. cuniculi রাইবোসোম জিনোম ক্ষয়ের সাথে আণবিক অভিযোজনের জন্য পূর্বে অজানা কৌশলগুলি প্রকাশ করতে পারে।
আমাদের ক্রায়ো-ইএম কাঠামোটি সবচেয়ে ছোট ইউক্যারিওটিক সাইটোপ্লাজমিক রাইবোসোমকে প্রতিনিধিত্ব করে এবং কোষের অবিচ্ছেদ্য অংশ আণবিক যন্ত্রপাতির গঠন, সমাবেশ এবং বিবর্তনের উপর জিনোম হ্রাসের চূড়ান্ত মাত্রা কীভাবে প্রভাব ফেলে সে সম্পর্কে অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে। আমরা দেখতে পেয়েছি যে E. cuniculi রাইবোসোম RNA ভাঁজ এবং রাইবোসোম সমাবেশের অনেক ব্যাপকভাবে সংরক্ষিত নীতি লঙ্ঘন করে এবং একটি নতুন, পূর্বে অজানা রাইবোসোমাল প্রোটিন আবিষ্কার করেছি। বেশ অপ্রত্যাশিতভাবে, আমরা দেখাই যে মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোমগুলি ছোট অণুগুলিকে আবদ্ধ করার ক্ষমতা বিকশিত করেছে এবং অনুমান করে যে rRNA এবং প্রোটিনের ছাঁটাই বিবর্তনীয় উদ্ভাবনকে ট্রিগার করে যা শেষ পর্যন্ত রাইবোসোমে দরকারী গুণাবলী প্রদান করতে পারে।
কোষের অন্তঃকোষীয় জীবের প্রোটিন এবং নিউক্লিক অ্যাসিডের বিবর্তন সম্পর্কে আমাদের বোধগম্যতা উন্নত করার জন্য, আমরা সংক্রামিত স্তন্যপায়ী কোষের সংস্কৃতি থেকে E. cuniculi স্পোরগুলিকে আলাদা করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি যাতে তাদের রাইবোসোমগুলি শুদ্ধ করা যায় এবং এই রাইবোসোমগুলির গঠন নির্ধারণ করা যায়। প্রচুর পরিমাণে পরজীবী মাইক্রোস্পোরিডিয়া পাওয়া কঠিন কারণ মাইক্রোস্পোরিডিয়াকে পুষ্টির মাধ্যমে সংস্কৃত করা যায় না। পরিবর্তে, তারা কেবল হোস্ট কোষের ভিতরেই বৃদ্ধি পায় এবং পুনরুৎপাদন করে। অতএব, রাইবোসোম পরিশোধনের জন্য E. cuniculi জৈববস্তু প্রাপ্ত করার জন্য, আমরা স্তন্যপায়ী কিডনি কোষ লাইন RK13 কে E. cuniculi স্পোর দিয়ে সংক্রামিত করেছি এবং E. cuniculi বৃদ্ধি এবং সংখ্যাবৃদ্ধি করার জন্য কয়েক সপ্তাহ ধরে এই সংক্রামিত কোষগুলিকে সংষ্কৃত করেছি। প্রায় অর্ধ বর্গ মিটারের একটি সংক্রামিত কোষ মনোলেয়ার ব্যবহার করে, আমরা প্রায় 300 মিলিগ্রাম মাইক্রোস্পোরিডিয়া স্পোরগুলিকে বিশুদ্ধ করতে এবং রাইবোসোমগুলিকে বিচ্ছিন্ন করতে ব্যবহার করতে সক্ষম হয়েছি। তারপরে আমরা কাচের পুঁতি দিয়ে বিশুদ্ধ স্পোরগুলিকে ব্যাহত করেছি এবং লাইসেটের ধাপে ধাপে পলিথিলিন গ্লাইকল ভগ্নাংশ ব্যবহার করে অপরিশোধিত রাইবোসোমগুলিকে বিচ্ছিন্ন করেছি। এর ফলে আমরা কাঠামোগত বিশ্লেষণের জন্য প্রায় 300 µg কাঁচা E. cuniculi রাইবোসোম পেতে পারি।
এরপর আমরা প্রাপ্ত রাইবোসোম নমুনা ব্যবহার করে ক্রায়ো-ইএম ছবি সংগ্রহ করি এবং বৃহৎ রাইবোসোমাল সাবইউনিট, ছোট সাবইউনিট হেড এবং ছোট সাবইউনিটের সাথে সম্পর্কিত মাস্ক ব্যবহার করে এই ছবিগুলি প্রক্রিয়া করি। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, আমরা প্রায় 108,000 রাইবোসোমাল কণার ছবি এবং 2.7 Å রেজোলিউশনের গণনা করা ক্রায়ো-ইএম ছবি সংগ্রহ করি (পরিপূরক চিত্র 1-3)। এরপর আমরা E. cuniculi রাইবোসোমের সাথে যুক্ত rRNA, রাইবোসোমাল প্রোটিন এবং হাইবারনেশন ফ্যাক্টর Mdf1 মডেল করার জন্য ক্রায়োইএম ছবি ব্যবহার করি (চিত্র 1a, b)।
a E. cuniculi রাইবোসোমের গঠন শীতনিদ্রা ফ্যাক্টর Mdf1 (pdb id 7QEP) এর সাথে জটিল। b E. cuniculi রাইবোসোমের সাথে যুক্ত শীতনিদ্রা ফ্যাক্টর Mdf1 এর মানচিত্র। c মাইক্রোস্পোরিডিয়ান প্রজাতির পুনরুদ্ধারকৃত rRNA কে পরিচিত রাইবোসোমাল কাঠামোর সাথে তুলনা করে সেকেন্ডারি স্ট্রাকচার ম্যাপ। প্যানেলগুলি বর্ধিত rRNA খণ্ড (ES) এবং রাইবোসোমের সক্রিয় স্থানগুলির অবস্থান দেখায়, যার মধ্যে রয়েছে ডিকোডিং সাইট (DC), সারসিনিসিন লুপ (SRL) এবং পেপটিডিল ট্রান্সফারেজ সেন্টার (PTC)। d E. cuniculi রাইবোসোমের পেপটিডিল ট্রান্সফারেজ সেন্টারের সাথে সম্পর্কিত ইলেকট্রন ঘনত্ব ইঙ্গিত দেয় যে এই অনুঘটক স্থানটির E. cuniculi পরজীবী এবং H. sapiens সহ এর হোস্টগুলিতে একই কাঠামো রয়েছে। e, f ডিকোডিং কেন্দ্রের (e) সংশ্লিষ্ট ইলেকট্রন ঘনত্ব এবং ডিকোডিং কেন্দ্রের (f) পরিকল্পিত কাঠামো নির্দেশ করে যে E. cuniculi-এর অন্যান্য অনেক ইউক্যারিওটে A1491 (E. coli সংখ্যায়ন) এর পরিবর্তে U1491 অবশিষ্টাংশ রয়েছে। এই পরিবর্তনটি ইঙ্গিত দেয় যে E. cuniculi এই সক্রিয় স্থানটিকে লক্ষ্য করে এমন অ্যান্টিবায়োটিকের প্রতি সংবেদনশীল হতে পারে।
V. necatrix এবং P. locustae রাইবোসোমের পূর্বে প্রতিষ্ঠিত কাঠামোর বিপরীতে (উভয় কাঠামো একই মাইক্রোস্পোরিডিয়া পরিবারের Nosematidae প্রতিনিধিত্ব করে এবং একে অপরের সাথে খুব মিল), 31,32 E. cuniculi রাইবোসোমগুলি rRNA এবং প্রোটিন খণ্ডনের অসংখ্য প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়। আরও বিকৃতকরণ (পরিপূরক চিত্র 4-6)। rRNA-তে, সবচেয়ে আকর্ষণীয় পরিবর্তনগুলির মধ্যে রয়েছে পরিবর্ধিত 25S rRNA খণ্ড ES12L এর সম্পূর্ণ ক্ষতি এবং h39, h41, এবং H18 হেলিসের আংশিক অবক্ষয় (চিত্র 1c, পরিপূরক চিত্র 4)। রাইবোসোমাল প্রোটিনগুলির মধ্যে, সবচেয়ে আকর্ষণীয় পরিবর্তনগুলির মধ্যে রয়েছে eS30 প্রোটিনের সম্পূর্ণ ক্ষতি এবং eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17, এবং eS7 প্রোটিনের সংক্ষিপ্তকরণ (পরিপূরক চিত্র 4, 5)।
সুতরাং, এনসেফালোটোজুন/অর্ডোস্পোরা প্রজাতির জিনোমের চরম হ্রাস তাদের রাইবোসোম গঠনে প্রতিফলিত হয়: E. cuniculi রাইবোসোমগুলি ইউক্যারিওটিক সাইটোপ্লাজমিক রাইবোসোমে প্রোটিনের পরিমাণের সবচেয়ে নাটকীয় ক্ষতি অনুভব করে, কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যের সাপেক্ষে, এবং তাদের সেই rRNA এবং প্রোটিন খণ্ডগুলিও নেই যা কেবল ইউক্যারিওটে নয়, জীবনের তিনটি ক্ষেত্রেও ব্যাপকভাবে সংরক্ষিত। E. cuniculi রাইবোসোমের গঠন এই পরিবর্তনগুলির জন্য প্রথম আণবিক মডেল প্রদান করে এবং বিবর্তনীয় ঘটনাগুলি প্রকাশ করে যা তুলনামূলক জিনোমিক্স এবং অন্তঃকোষীয় জৈব-আণবিক কাঠামোর অধ্যয়ন উভয় দ্বারা উপেক্ষা করা হয়েছে (পরিপূরক চিত্র 7)। নীচে, আমরা এই প্রতিটি ঘটনার সাথে তাদের সম্ভাব্য বিবর্তনীয় উত্স এবং রাইবোসোম ফাংশনের উপর তাদের সম্ভাব্য প্রভাব বর্ণনা করি।
এরপর আমরা দেখতে পেলাম যে, বৃহৎ rRNA ছাঁটাই ছাড়াও, E. cuniculi রাইবোসোমের সক্রিয় স্থানে rRNA বৈচিত্র্য রয়েছে। যদিও E. cuniculi রাইবোসোমের পেপটিডিল ট্রান্সফারেজ কেন্দ্রের কাঠামো অন্যান্য ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমের মতো একই (চিত্র 1d), নিউক্লিওটাইড 1491 (E. coli সংখ্যায়ন, চিত্র 1e, f) এ ক্রম বৈচিত্র্যের কারণে ডিকোডিং কেন্দ্রটি ভিন্ন। এই পর্যবেক্ষণটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমের ডিকোডিং সাইটে সাধারণত ব্যাকটেরিয়া-ধরণের অবশিষ্টাংশ A1408 এবং G1491 এর তুলনায় অবশিষ্টাংশ G1408 এবং A1491 থাকে। এই বৈচিত্র্য রাইবোসোমাল অ্যান্টিবায়োটিকের অ্যামিনোগ্লাইকোসাইড পরিবারের এবং ডিকোডিং সাইটকে লক্ষ্য করে এমন অন্যান্য ছোট অণুর প্রতি ব্যাকটেরিয়া এবং ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমের বিভিন্ন সংবেদনশীলতার ভিত্তি। E. cuniculi রাইবোসোমের ডিকোডিং সাইটে, অবশিষ্টাংশ A1491 কে U1491 দিয়ে প্রতিস্থাপিত করা হয়েছিল, যা সম্ভাব্যভাবে এই সক্রিয় স্থানটিকে লক্ষ্য করে ছোট অণুগুলির জন্য একটি অনন্য বাঁধাই ইন্টারফেস তৈরি করেছিল। একই A14901 রূপটি অন্যান্য মাইক্রোস্পোরিডায় যেমন P. locustae এবং V. necatrix-তেও বিদ্যমান, যা ইঙ্গিত দেয় যে এটি মাইক্রোস্পোরিডায় বিস্তৃত (চিত্র 1f)।
যেহেতু আমাদের E. cuniculi রাইবোসোমের নমুনাগুলি বিপাকীয়ভাবে নিষ্ক্রিয় স্পোর থেকে বিচ্ছিন্ন ছিল, তাই আমরা চাপ বা অনাহার পরিস্থিতিতে পূর্বে বর্ণিত রাইবোসোম বন্ধনের জন্য E. cuniculi এর ক্রায়ো-EM মানচিত্র পরীক্ষা করেছি। হাইবারনেশন ফ্যাক্টর 31,32,36,37, 38। আমরা হাইবারনেশন ফ্যাক্টর Stm138 সহ জটিল অবস্থায়, পঙ্গপাল রাইবোসোম Lso232 ফ্যাক্টর সহ জটিল অবস্থায় এবং V. necatrix রাইবোসোম Mdf1 এবং Mdf231 ফ্যাক্টর সহ জটিল অবস্থায় ব্যবহার করেছি। একই সময়ে, আমরা বিশ্রাম ফ্যাক্টর Mdf1 এর সাথে ক্রায়ো-EM ঘনত্ব খুঁজে পেয়েছি। V. necatrix রাইবোসোমের সাথে Mdf1 আবদ্ধ হওয়ার মতো, Mdf1 E. cuniculi রাইবোসোমের সাথেও আবদ্ধ হয়, যেখানে এটি রাইবোসোমের E সাইটকে ব্লক করে, সম্ভবত শরীরের নিষ্ক্রিয়তার পরে পরজীবী স্পোর বিপাকীয়ভাবে নিষ্ক্রিয় হয়ে গেলে রাইবোসোমগুলি উপলব্ধ করতে সহায়তা করে (চিত্র 2)।
Mdf1 রাইবোসোমের E স্থানকে ব্লক করে, যা পরজীবী স্পোর বিপাকীয়ভাবে নিষ্ক্রিয় হয়ে গেলে রাইবোসোমকে নিষ্ক্রিয় করতে সাহায্য করে বলে মনে হয়। E. cuniculi রাইবোসোমের গঠনে, আমরা দেখতে পেয়েছি যে Mdf1 L1 রাইবোসোম স্টেমের সাথে পূর্বে অজানা যোগাযোগ তৈরি করে, রাইবোসোমের সেই অংশ যা প্রোটিন সংশ্লেষণের সময় রাইবোসোম থেকে ডিঅ্যাসিলেটেড tRNA নিঃসরণে সহায়তা করে। এই যোগাযোগগুলি ইঙ্গিত দেয় যে Mdf1 ডিঅ্যাসিলেটেড tRNA-এর মতো একই প্রক্রিয়া ব্যবহার করে রাইবোসোম থেকে বিচ্ছিন্ন হয়, যা রাইবোসোম কীভাবে প্রোটিন সংশ্লেষণ পুনরায় সক্রিয় করার জন্য Mdf1 অপসারণ করে তার একটি সম্ভাব্য ব্যাখ্যা প্রদান করে।
তবে, আমাদের কাঠামো Mdf1 এবং L1 রাইবোসোম লেগের মধ্যে একটি অজানা যোগাযোগ প্রকাশ করেছে (রাইবোসোমের অংশ যা প্রোটিন সংশ্লেষণের সময় রাইবোসোম থেকে ডিঅ্যাসিলেটেড tRNA মুক্ত করতে সাহায্য করে)। বিশেষ করে, Mdf1 ডিঅ্যাসিলেটেড tRNA অণুর কনুই অংশের মতো একই যোগাযোগ ব্যবহার করে (চিত্র 2)। এই পূর্বে অজানা আণবিক মডেলিং দেখিয়েছে যে Mdf1 ডিঅ্যাসিলেটেড tRNA এর মতো একই প্রক্রিয়া ব্যবহার করে রাইবোসোম থেকে বিচ্ছিন্ন হয়, যা ব্যাখ্যা করে যে কীভাবে রাইবোসোম প্রোটিন সংশ্লেষণ পুনরায় সক্রিয় করার জন্য এই হাইবারনেশন ফ্যাক্টরটি অপসারণ করে।
rRNA মডেল তৈরি করার সময়, আমরা দেখতে পেলাম যে E. cuniculi রাইবোসোমে অস্বাভাবিকভাবে rRNA টুকরো ভাঁজ করা হয়েছে, যাকে আমরা fused rRNA বলেছি (চিত্র 3)। জীবনের তিনটি ডোমেন জুড়ে বিস্তৃত রাইবোসোমে, rRNA এমন কাঠামোতে ভাঁজ হয় যেখানে বেশিরভাগ rRNA ঘাঁটি হয় বেস জোড়া এবং একে অপরের সাথে ভাঁজ হয় অথবা রাইবোসোমাল প্রোটিনের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে38,39,40। তবে, E. cuniculi রাইবোসোমে, rRNA গুলি তাদের কিছু হেলিকেলকে উন্মুক্ত rRNA অঞ্চলে রূপান্তর করে এই ভাঁজ নীতি লঙ্ঘন করে বলে মনে হয়।
S. cerevisiae, V. necatrix, এবং E. cuniculi-তে H18 25S rRNA হেলিক্সের গঠন। সাধারণত, তিনটি জীবন ক্ষেত্র জুড়ে বিস্তৃত রাইবোসোমে, এই লিঙ্কারটি একটি RNA হেলিক্সে কুণ্ডলীবদ্ধ হয় যার মধ্যে 24 থেকে 34 টি অবশিষ্টাংশ থাকে। বিপরীতে, মাইক্রোস্পোরিডায়, এই rRNA লিঙ্কারটি ধীরে ধীরে দুটি একক-স্ট্র্যান্ডেড ইউরিডিন-সমৃদ্ধ লিঙ্কারে হ্রাস পায় যার মধ্যে মাত্র 12 টি অবশিষ্টাংশ থাকে। এই অবশিষ্টাংশগুলির বেশিরভাগই দ্রাবকের সংস্পর্শে আসে। চিত্রটি দেখায় যে পরজীবী মাইক্রোস্পোরিডিয়া rRNA ভাঁজ করার সাধারণ নীতি লঙ্ঘন করে বলে মনে হয়, যেখানে rRNA ঘাঁটি সাধারণত অন্যান্য ঘাঁটির সাথে সংযুক্ত থাকে বা rRNA-প্রোটিন মিথস্ক্রিয়ায় জড়িত থাকে। মাইক্রোস্পোরিডায়, কিছু rRNA খণ্ড একটি প্রতিকূল ভাঁজ ধারণ করে, যেখানে পূর্ববর্তী rRNA হেলিক্স প্রায় একটি সরলরেখায় প্রসারিত একটি একক-স্ট্র্যান্ডেড খণ্ডে পরিণত হয়। এই অস্বাভাবিক অঞ্চলগুলির উপস্থিতি মাইক্রোস্পোরিডায় rRNA কে ন্যূনতম সংখ্যক RNA ঘাঁটি ব্যবহার করে দূরবর্তী rRNA খণ্ডগুলিকে আবদ্ধ করতে দেয়।
এই বিবর্তনীয় রূপান্তরের সবচেয়ে আকর্ষণীয় উদাহরণ H18 25S rRNA হেলিক্সে লক্ষ্য করা যায় (চিত্র 3)। E. coli থেকে মানুষের দিকে আসা প্রজাতির ক্ষেত্রে, এই rRNA হেলিক্সের ভিত্তিগুলিতে 24-32টি নিউক্লিওটাইড থাকে, যা একটি সামান্য অনিয়মিত হেলিক্স তৈরি করে। V. necatrix এবং P. locustae থেকে পূর্বে চিহ্নিত রাইবোসোমাল কাঠামোতে, 31,32 H18 হেলিক্সের ভিত্তিগুলি আংশিকভাবে খোলা থাকে, তবে নিউক্লিওটাইড বেস পেয়ারিং সংরক্ষিত থাকে। যাইহোক, E. cuniculi-তে এই rRNA খণ্ডটি সবচেয়ে ছোট লিঙ্কার 228UUUGU232 এবং 301UUUUUUUUUU307 হয়ে যায়। সাধারণ rRNA খণ্ডের বিপরীতে, এই ইউরিডিন-সমৃদ্ধ লিঙ্কারগুলি রাইবোসোমাল প্রোটিনের সাথে কুণ্ডলী বা ব্যাপক যোগাযোগ করে না। পরিবর্তে, তারা দ্রাবক-খোলা এবং সম্পূর্ণরূপে উন্মুক্ত কাঠামো গ্রহণ করে যেখানে rRNA স্ট্র্যান্ডগুলি প্রায় সোজাভাবে প্রসারিত হয়। এই প্রসারিত গঠন ব্যাখ্যা করে যে কীভাবে E. cuniculi H16 এবং H18 rRNA হেলিসের মধ্যে 33 Å ফাঁক পূরণ করতে মাত্র 12টি RNA ঘাঁটি ব্যবহার করে, যখন অন্যান্য প্রজাতির শূন্যস্থান পূরণ করতে কমপক্ষে দ্বিগুণ rRNA ঘাঁটির প্রয়োজন হয়।
সুতরাং, আমরা প্রমাণ করতে পারি যে, শক্তির দিক থেকে প্রতিকূল ভাঁজের মাধ্যমে, পরজীবী মাইক্রোস্পোরিডিয়া এমন একটি কৌশল তৈরি করেছে যা জীবনের তিনটি ক্ষেত্রের মধ্যে বিস্তৃতভাবে সংরক্ষিত থাকা rRNA অংশগুলিকেও সংকুচিত করার জন্য একটি কৌশল তৈরি করেছে। স্পষ্টতই, rRNA হেলিকে ছোট পলি-U লিঙ্কারে রূপান্তরিত করে এমন মিউটেশনগুলি জমা করে, E. cuniculi দূরবর্তী rRNA খণ্ডগুলির বন্ধনের জন্য যতটা সম্ভব কম নিউক্লিওটাইড ধারণকারী অস্বাভাবিক rRNA খণ্ড তৈরি করতে পারে। এটি ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করে যে মাইক্রোস্পোরিডিয়া কীভাবে তাদের কাঠামোগত এবং কার্যকরী অখণ্ডতা না হারিয়ে তাদের মৌলিক আণবিক কাঠামোতে নাটকীয় হ্রাস অর্জন করেছে।
E. cuniculi rRNA-এর আরেকটি অস্বাভাবিক বৈশিষ্ট্য হল ঘনত্ব ছাড়াই rRNA-এর উপস্থিতি (চিত্র 4)। স্ফীত পদার্থ হল নিউক্লিওটাইড যা বেস জোড়া ছাড়াই থাকে এবং RNA হেলিক্সে লুকিয়ে থাকার পরিবর্তে মোচড় দেয়। বেশিরভাগ rRNA প্রোট্রুশন আণবিক আঠালো হিসেবে কাজ করে, সংলগ্ন রাইবোসোমাল প্রোটিন বা অন্যান্য rRNA খণ্ডগুলিকে আবদ্ধ করতে সাহায্য করে। কিছু স্ফীত পদার্থ হিঞ্জ হিসেবে কাজ করে, যা rRNA হেলিক্সকে উৎপাদনশীল প্রোটিন সংশ্লেষণের জন্য সর্বোত্তমভাবে নমনীয় এবং ভাঁজ হতে দেয় 41।
a একটি rRNA প্রোট্রুশন (S. cerevisiae সংখ্যায়ন) E. cuniculi রাইবোসোম গঠনে অনুপস্থিত, তবে বেশিরভাগ অন্যান্য ইউক্যারিওটে উপস্থিত থাকে যেমন E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens, এবং E. cuniculi অভ্যন্তরীণ রাইবোসোম। পরজীবীদের অনেক প্রাচীন, অত্যন্ত সংরক্ষিত rRNA স্ফীতির অভাব রয়েছে। এই ঘনত্ব রাইবোসোম গঠনকে স্থিতিশীল করে; অতএব, মাইক্রোস্পোরিডায় তাদের অনুপস্থিতি মাইক্রোস্পোরিডিয়া পরজীবীদের মধ্যে rRNA ভাঁজের হ্রাসপ্রাপ্ত স্থিতিশীলতা নির্দেশ করে। P কান্ডের সাথে তুলনা (ব্যাকটেরিয়ায় L7/L12 কান্ড) দেখায় যে rRNA স্ফীতির ক্ষতি কখনও কখনও হারিয়ে যাওয়া স্ফীর পাশে নতুন স্ফীর উপস্থিতির সাথে মিলে যায়। 23S/28S rRNA-তে H42 হেলিক্সে একটি প্রাচীন স্ফীতি রয়েছে (Saccharomyces cerevisiae-তে U1206) জীবনের তিনটি ক্ষেত্রে সুরক্ষার কারণে কমপক্ষে 3.5 বিলিয়ন বছর বয়সী বলে অনুমান করা হয়। মাইক্রোস্পোরিডায়, এই স্ফীতি দূর হয়। তবে, হারিয়ে যাওয়া স্ফীতির পাশে একটি নতুন স্ফীতি দেখা দিয়েছে (E. cuniculi তে A1306)।
আশ্চর্যজনকভাবে, আমরা দেখতে পেলাম যে E. cuniculi রাইবোসোমে অন্যান্য প্রজাতির বেশিরভাগ rRNA স্ফীতির অভাব রয়েছে, যার মধ্যে অন্যান্য ইউক্যারিওটে সংরক্ষিত 30 টিরও বেশি স্ফীতিরও অভাব রয়েছে (চিত্র 4a)। এই ক্ষতি রাইবোসোমাল সাবইউনিট এবং সংলগ্ন rRNA হেলিসের মধ্যে অনেক যোগাযোগকে বিলুপ্ত করে দেয়, কখনও কখনও রাইবোসোমের মধ্যে বড় ফাঁপা শূন্যস্থান তৈরি করে, যা E. cuniculi রাইবোসোমকে আরও ঐতিহ্যবাহী রাইবোসোমের তুলনায় আরও ছিদ্রযুক্ত করে তোলে (চিত্র 4b)। উল্লেখযোগ্যভাবে, আমরা দেখতে পেলাম যে এই স্ফীতির বেশিরভাগই পূর্বে চিহ্নিত V. necatrix এবং P. locustae রাইবোসোম কাঠামোতেও হারিয়ে গেছে, যা পূর্ববর্তী কাঠামোগত বিশ্লেষণ দ্বারা উপেক্ষা করা হয়েছিল 31,32।
কখনও কখনও rRNA স্ফীতির ক্ষতির সাথে সাথে হারিয়ে যাওয়া স্ফীর পাশে নতুন স্ফীতির বিকাশ ঘটে। উদাহরণস্বরূপ, রাইবোসোমাল P-স্টেমে একটি U1208 স্ফীতি থাকে (Saccharomyces cerevisiae তে) যা E. coli থেকে মানুষের মধ্যে বেঁচে থাকে এবং তাই এটি 3.5 বিলিয়ন বছর বয়সী বলে অনুমান করা হয়। প্রোটিন সংশ্লেষণের সময়, এই স্ফীতি P স্টেমকে খোলা এবং বন্ধ কনফর্মেশনের মধ্যে স্থানান্তর করতে সাহায্য করে যাতে রাইবোসোম অনুবাদ ফ্যাক্টরগুলিকে নিয়োগ করতে পারে এবং সেগুলিকে সক্রিয় স্থানে পৌঁছে দিতে পারে। E. cuniculi রাইবোসোমে, এই ঘনত্ব অনুপস্থিত; তবে, শুধুমাত্র তিনটি বেস জোড়ায় অবস্থিত একটি নতুন ঘনত্ব (G883) P স্টেমের সর্বোত্তম নমনীয়তা পুনরুদ্ধারে অবদান রাখতে পারে (চিত্র 4c)।
স্ফীতিবিহীন rRNA সম্পর্কে আমাদের তথ্য থেকে জানা যায় যে rRNA মিনিমাইজেশন কেবল রাইবোসোমের পৃষ্ঠে rRNA উপাদানের ক্ষতির মধ্যেই সীমাবদ্ধ নয়, বরং রাইবোসোম নিউক্লিয়াসকেও জড়িত করতে পারে, যা একটি পরজীবী-নির্দিষ্ট আণবিক ত্রুটি তৈরি করে যা মুক্ত-জীবিত কোষে বর্ণনা করা হয়নি। জীবিত প্রজাতি পরিলক্ষিত হয়।
ক্যানোনিকাল রাইবোসোমাল প্রোটিন এবং rRNA মডেল করার পর, আমরা দেখতে পেলাম যে প্রচলিত রাইবোসোমাল উপাদানগুলি ক্রায়ো-EM চিত্রের তিনটি অংশ ব্যাখ্যা করতে পারে না। এই খণ্ডগুলির মধ্যে দুটি আকারে ছোট অণু (চিত্র 5, পরিপূরক চিত্র 8)। প্রথম অংশটি রাইবোসোমাল প্রোটিন uL15 এবং eL18 এর মধ্যে এমন একটি অবস্থানে স্যান্ডউইচ করা হয়েছে যা সাধারণত eL18 এর C-টার্মিনাস দ্বারা দখল করা হয়, যা E. cuniculi তে সংক্ষিপ্ত করা হয়। যদিও আমরা এই অণুর পরিচয় নির্ধারণ করতে পারি না, এই ঘনত্বের দ্বীপের আকার এবং আকৃতি স্পার্মিডিন অণুর উপস্থিতি দ্বারা ভালভাবে ব্যাখ্যা করা হয়েছে। রাইবোসোমের সাথে এর আবদ্ধতা uL15 প্রোটিনের (Asp51 এবং Arg56) মাইক্রোস্পোরিডিয়া-নির্দিষ্ট মিউটেশন দ্বারা স্থিতিশীল হয়, যা এই ছোট অণুর জন্য রাইবোসোমের সখ্যতা বৃদ্ধি করে বলে মনে হয়, কারণ তারা uL15 কে ছোট অণুটিকে একটি রাইবোসোমাল কাঠামোতে মোড়ানোর অনুমতি দেয়। পরিপূরক চিত্র 2)। 8, অতিরিক্ত তথ্য 1, 2)।
ক্রায়ো-ইএম ইমেজিং E. cuniculi রাইবোসোমের সাথে আবদ্ধ রাইবোজের বাইরে নিউক্লিওটাইডের উপস্থিতি দেখায়। E. cuniculi রাইবোসোমে, এই নিউক্লিওটাইডটি অন্যান্য বেশিরভাগ ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমে 25S rRNA A3186 নিউক্লিওটাইড (Saccharomyces cerevisiae numbering) এর মতো একই স্থান দখল করে। b E. cuniculi এর রাইবোসোমাল কাঠামোতে, এই নিউক্লিওটাইডটি রাইবোসোমাল প্রোটিন uL9 এবং eL20 এর মধ্যে অবস্থিত, যার ফলে দুটি প্রোটিনের মধ্যে যোগাযোগ স্থিতিশীল হয়। cd মাইক্রোস্পোরিডিয়া প্রজাতির মধ্যে eL20 সিকোয়েন্স সংরক্ষণ বিশ্লেষণ। মাইক্রোস্পোরিডিয়া প্রজাতির ফাইলোজেনেটিক ট্রি (c) এবং eL20 প্রোটিনের একাধিক সিকোয়েন্স অ্যালাইনমেন্ট (d) দেখায় যে নিউক্লিওটাইড-বাইন্ডিং অবশিষ্টাংশ F170 এবং K172 বেশিরভাগ সাধারণ মাইক্রোস্পোরিডিয়ায় সংরক্ষিত থাকে, S. lophii ব্যতীত, প্রাথমিক শাখা মাইক্রোস্পোরিডিয়া ব্যতীত, যা ES39L rRNA এক্সটেনশন ধরে রেখেছিল। e এই চিত্রটি দেখায় যে নিউক্লিওটাইড-বাইন্ডিং অবশিষ্টাংশ F170 এবং K172 শুধুমাত্র অত্যন্ত হ্রাসপ্রাপ্ত মাইক্রোস্পোরিডিয়া জিনোমের eL20 তে উপস্থিত, কিন্তু অন্যান্য ইউক্যারিওটে নয়। সামগ্রিকভাবে, এই তথ্যগুলি ইঙ্গিত করে যে মাইক্রোস্পোরিডিয়ান রাইবোসোমগুলি একটি নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং সাইট তৈরি করেছে যা AMP অণুগুলিকে আবদ্ধ করে এবং রাইবোসোমাল কাঠামোতে প্রোটিন-প্রোটিন মিথস্ক্রিয়া স্থিতিশীল করতে তাদের ব্যবহার করে। মাইক্রোস্পোরিডিয়ায় এই বাইন্ডিং সাইটের উচ্চ সংরক্ষণ এবং অন্যান্য ইউক্যারিওটে এর অনুপস্থিতি ইঙ্গিত দেয় যে এই সাইটটি মাইক্রোস্পোরিডিয়ার জন্য একটি নির্বাচনী বেঁচে থাকার সুবিধা প্রদান করতে পারে। সুতরাং, মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোমে নিউক্লিওটাইড-বাইন্ডিং পকেটটি পূর্বে বর্ণিত হিসাবে rRNA অবক্ষয়ের একটি অবক্ষয়িত বৈশিষ্ট্য বা শেষ রূপ বলে মনে হয় না, বরং একটি কার্যকর বিবর্তনীয় উদ্ভাবন যা মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোমকে সরাসরি ছোট অণুগুলিকে আণবিক বিল্ডিং ব্লক হিসাবে ব্যবহার করে আণবিক বিল্ডিং ব্লক হিসাবে আবদ্ধ করতে দেয়। রাইবোসোমের জন্য বিল্ডিং ব্লক। এই আবিষ্কার মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোমকে একমাত্র রাইবোসোম করে তোলে যা একটি একক নিউক্লিওটাইডকে তার কাঠামোগত বিল্ডিং ব্লক হিসাবে ব্যবহার করার জন্য পরিচিত। f নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং থেকে প্রাপ্ত কাল্পনিক বিবর্তনীয় পথ।
দ্বিতীয় নিম্ন আণবিক ওজন ঘনত্বটি রাইবোসোমাল প্রোটিন uL9 এবং eL30 (চিত্র 5a) এর মধ্যবর্তী ইন্টারফেসে অবস্থিত। এই ইন্টারফেসটি পূর্বে Saccharomyces cerevisiae রাইবোসোমের গঠনে rRNA A3186 (ES39L rRNA এক্সটেনশনের অংশ)38 এর 25S নিউক্লিওটাইডের জন্য একটি বাঁধাই স্থান হিসাবে বর্ণনা করা হয়েছিল। এটি দেখানো হয়েছিল যে অবক্ষয়িত P. locustae ES39L রাইবোসোমে, এই ইন্টারফেসটি একটি অজানা একক নিউক্লিওটাইড 31 কে আবদ্ধ করে, এবং ধারণা করা হয় যে এই নিউক্লিওটাইডটি rRNA এর একটি হ্রাসকৃত চূড়ান্ত রূপ, যেখানে rRNA এর দৈর্ঘ্য ~130-230 বেস। ES39L একটি একক নিউক্লিওটাইড 32.43 এ হ্রাস পেয়েছে। আমাদের ক্রায়ো-EM চিত্রগুলি এই ধারণাটিকে সমর্থন করে যে ঘনত্ব নিউক্লিওটাইড দ্বারা ব্যাখ্যা করা যেতে পারে। তবে, আমাদের কাঠামোর উচ্চতর রেজোলিউশন দেখিয়েছে যে এই নিউক্লিওটাইডটি একটি এক্সট্রারাইবোসোমাল অণু, সম্ভবত AMP (চিত্র 5a, b)।
এরপর আমরা জিজ্ঞাসা করলাম যে নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং সাইটটি E. cuniculi রাইবোসোমে উপস্থিত হয়েছিল নাকি এটি আগে থেকেই ছিল। যেহেতু নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং মূলত eL30 রাইবোসোমাল প্রোটিনের Phe170 এবং Lys172 অবশিষ্টাংশ দ্বারা মধ্যস্থতা করা হয়, তাই আমরা 4396 প্রতিনিধি ইউক্যারিওটে এই অবশিষ্টাংশগুলির সংরক্ষণ মূল্যায়ন করেছি। উপরের uL15 এর ক্ষেত্রে, আমরা দেখতে পেয়েছি যে Phe170 এবং Lys172 অবশিষ্টাংশগুলি শুধুমাত্র সাধারণ মাইক্রোস্পোরিডিয়ায় অত্যন্ত সংরক্ষিত, তবে অন্যান্য ইউক্যারিওটে অনুপস্থিত, যার মধ্যে অ্যাটিপিকাল মাইক্রোস্পোরিডিয়া মাইটোস্পোরিডিয়াম এবং অ্যামফিয়াম্বলিস অন্তর্ভুক্ত, যেখানে ES39L rRNA খণ্ডটি হ্রাস পায় না 44, 45, 46 (চিত্র 5c)। -e)।
একসাথে দেখলে, এই তথ্যগুলি এই ধারণাটিকে সমর্থন করে যে E. cuniculi এবং সম্ভবত অন্যান্য ক্যানোনিকাল মাইক্রোস্পোরিডিয়া rRNA এবং প্রোটিনের মাত্রা হ্রাসের জন্য ক্ষতিপূরণ দেওয়ার জন্য রাইবোসোম কাঠামোতে প্রচুর সংখ্যক ছোট বিপাককে দক্ষতার সাথে ক্যাপচার করার ক্ষমতা বিকশিত করেছে। এটি করার মাধ্যমে, তারা রাইবোসোমের বাইরে নিউক্লিওটাইডগুলিকে আবদ্ধ করার একটি অনন্য ক্ষমতা তৈরি করেছে, যা দেখায় যে পরজীবী আণবিক কাঠামো প্রচুর পরিমাণে ছোট বিপাককে ক্যাপচার করে এবং অবনমিত RNA এবং প্রোটিন খণ্ডের কাঠামোগত অনুকরণ হিসাবে ব্যবহার করে ক্ষতিপূরণ দেয়।
আমাদের ক্রায়ো-ইএম মানচিত্রের তৃতীয় অসিমুলেটেড অংশ, যা বৃহৎ রাইবোসোমাল সাবইউনিটে পাওয়া গেছে। আমাদের মানচিত্রের তুলনামূলকভাবে উচ্চ রেজোলিউশন (2.6 Å) ইঙ্গিত দেয় যে এই ঘনত্বটি বৃহৎ পার্শ্ব শৃঙ্খল অবশিষ্টাংশের অনন্য সংমিশ্রণ সহ প্রোটিনের অন্তর্গত, যা আমাদের এই ঘনত্বকে পূর্বে অজানা রাইবোসোমাল প্রোটিন হিসাবে সনাক্ত করতে সাহায্য করেছিল যা আমরা চিহ্নিত করেছি। এর নামকরণ করা হয়েছিল msL2 (মাইক্রোস্পোরিডিয়াম-নির্দিষ্ট প্রোটিন L2) (পদ্ধতি, চিত্র 6)। আমাদের হোমোলজি অনুসন্ধানে দেখা গেছে যে msL2 এনসেফালিটার এবং ওরোস্পোরিডিয়াম গণের মাইক্রোস্পোরিডিয়া ক্লেডে সংরক্ষিত, তবে অন্যান্য মাইক্রোস্পোরিডিয়া সহ অন্যান্য প্রজাতির মধ্যে অনুপস্থিত। রাইবোসোমাল কাঠামোতে, msL2 বর্ধিত ES31L rRNA হারানোর ফলে তৈরি একটি ফাঁক দখল করে। এই শূন্যস্থানে, msL2 rRNA ভাঁজ স্থিতিশীল করতে সাহায্য করে এবং ES31L এর ক্ষতি পূরণ করতে পারে (চিত্র 6)।
a E. cuniculi ribosomes-এ পাওয়া মাইক্রোস্পোরিডিয়া-নির্দিষ্ট রাইবোসোমাল প্রোটিন msL2-এর ইলেকট্রন ঘনত্ব এবং মডেল। b স্যাকারোমাইসিস সেরেভিসিয়ার 80S রাইবোসোম সহ বেশিরভাগ ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমে, বেশিরভাগ মাইক্রোস্পোরিডিয়ান প্রজাতির মধ্যে ES19L rRNA পরিবর্ধন হারিয়ে গেছে। V. necatrix microsporidia ribosome-এর পূর্বে প্রতিষ্ঠিত কাঠামো থেকে বোঝা যায় যে এই পরজীবীগুলিতে ES19L-এর ক্ষতি নতুন msL1 রাইবোসোমাল প্রোটিনের বিবর্তনের মাধ্যমে পূরণ করা হয়। এই গবেষণায়, আমরা দেখতে পেয়েছি যে E. cuniculi ribosome ES19L-এর ক্ষতির জন্য একটি আপাত ক্ষতিপূরণ হিসাবে একটি অতিরিক্ত রাইবোসোমাল RNA মিমিক প্রোটিনও তৈরি করেছে। তবে, msL2 (বর্তমানে কাল্পনিক ECU06_1135 প্রোটিন হিসাবে টীকাযুক্ত) এবং msL1-এর কাঠামোগত এবং বিবর্তনীয় উৎস ভিন্ন। c বিবর্তনীয়ভাবে সম্পর্কহীন msL1 এবং msL2 রাইবোসোমাল প্রোটিনের প্রজন্মের এই আবিষ্কার থেকে বোঝা যায় যে যদি রাইবোসোমগুলি তাদের rRNA-তে ক্ষতিকারক মিউটেশন জমা করে, তবে তারা ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত প্রজাতির একটি ছোট উপসেটেও অভূতপূর্ব স্তরের গঠনগত বৈচিত্র্য অর্জন করতে পারে। এই আবিষ্কার মাইটোকন্ড্রিয়াল রাইবোসোমের উৎপত্তি এবং বিবর্তন স্পষ্ট করতে সাহায্য করতে পারে, যা অত্যন্ত হ্রাসপ্রাপ্ত rRNA এবং বিভিন্ন প্রজাতির প্রোটিন গঠনে অস্বাভাবিক পরিবর্তনশীলতার জন্য পরিচিত।
এরপর আমরা msL2 প্রোটিনকে পূর্বে বর্ণিত msL1 প্রোটিনের সাথে তুলনা করেছি, যা V. necatrix রাইবোসোমে পাওয়া একমাত্র পরিচিত মাইক্রোস্পোরিডিয়া-নির্দিষ্ট রাইবোসোমাল প্রোটিন। আমরা পরীক্ষা করতে চেয়েছিলাম যে msL1 এবং msL2 বিবর্তনীয়ভাবে সম্পর্কিত কিনা। আমাদের বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে msL1 এবং msL2 রাইবোসোমাল কাঠামোতে একই গহ্বর দখল করে, কিন্তু তাদের প্রাথমিক এবং তৃতীয় কাঠামো ভিন্ন, যা তাদের স্বাধীন বিবর্তনীয় উৎপত্তি নির্দেশ করে (চিত্র 6)। সুতরাং, msL2 এর আমাদের আবিষ্কার প্রমাণ দেয় যে কম্প্যাক্ট ইউক্যারিওটিক প্রজাতির গোষ্ঠীগুলি rRNA খণ্ডের ক্ষতি পূরণের জন্য কাঠামোগতভাবে স্বতন্ত্র রাইবোসোমাল প্রোটিনগুলি স্বাধীনভাবে বিকশিত করতে পারে। এই আবিষ্কারটি উল্লেখযোগ্য যে বেশিরভাগ সাইটোপ্লাজমিক ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমে একটি অপরিবর্তনীয় প্রোটিন থাকে, যার মধ্যে 81 টি রাইবোসোমাল প্রোটিনের একই পরিবার অন্তর্ভুক্ত থাকে। বর্ধিত rRNA অংশের ক্ষতির প্রতিক্রিয়ায় মাইক্রোস্পোরিডিয়ার বিভিন্ন ক্লেডে msL1 এবং msL2 এর উপস্থিতি ইঙ্গিত দেয় যে পরজীবীর আণবিক স্থাপত্যের অবক্ষয়ের ফলে পরজীবীরা ক্ষতিপূরণমূলক মিউটেশনের সন্ধান করে, যা অবশেষে বিভিন্ন পরজীবী জনসংখ্যার কাঠামোতে তাদের অধিগ্রহণের দিকে পরিচালিত করতে পারে।
অবশেষে, যখন আমাদের মডেলটি সম্পন্ন হল, আমরা E. cuniculi রাইবোসোমের গঠন জিনোম ক্রম থেকে পূর্বাভাসিত প্রোটিনের সাথে তুলনা করলাম। eL14, eL38, eL41, এবং eS30 সহ বেশ কয়েকটি রাইবোসোমাল প্রোটিন পূর্বে E. cuniculi জিনোমে অনুপস্থিত বলে মনে করা হয়েছিল কারণ E. cuniculi জিনোম থেকে তাদের হোমোলোগগুলির স্পষ্ট অনুপস্থিতি ছিল। অন্যান্য অত্যন্ত হ্রাসপ্রাপ্ত আন্তঃকোষীয় পরজীবী এবং এন্ডোসিম্বিয়ন্টগুলিতেও অনেক রাইবোসোমাল প্রোটিনের ক্ষতির পূর্বাভাস দেওয়া হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, যদিও বেশিরভাগ মুক্ত-জীবিত ব্যাকটেরিয়ায় 54 টি রাইবোসোমাল প্রোটিনের একই পরিবার থাকে, এই প্রোটিন পরিবারের মাত্র 11 টিতে হোস্ট-সীমাবদ্ধ ব্যাকটেরিয়ার প্রতিটি বিশ্লেষণ করা জিনোমে সনাক্তযোগ্য হোমোলোগ রয়েছে। এই ধারণার সমর্থনে, V. necatrix এবং P. locustae microsporidia তে পরীক্ষামূলকভাবে রাইবোসোমাল প্রোটিনের ক্ষতি লক্ষ্য করা গেছে, যাদের eL38 এবং eL4131,32 প্রোটিনের অভাব রয়েছে।
তবে, আমাদের কাঠামো দেখায় যে শুধুমাত্র eL38, eL41, এবং eS30 আসলে E. cuniculi রাইবোসোমে হারিয়ে গেছে। eL14 প্রোটিন সংরক্ষণ করা হয়েছিল এবং আমাদের কাঠামো দেখিয়েছে কেন এই প্রোটিনটি হোমোলজি অনুসন্ধানে পাওয়া যায়নি (চিত্র 7)। E. cuniculi রাইবোসোমে, rRNA-পরিবর্ধিত ES39L এর অবক্ষয়ের কারণে eL14 বাইন্ডিং সাইটের বেশিরভাগই হারিয়ে গেছে। ES39L এর অনুপস্থিতিতে, eL14 তার গৌণ কাঠামোর বেশিরভাগই হারিয়েছে, এবং E. cuniculi এবং S. cerevisiae তে eL14 সিকোয়েন্সের মাত্র 18% একই ছিল। এই দুর্বল সিকোয়েন্স সংরক্ষণ উল্লেখযোগ্য কারণ এমনকি Saccharomyces cerevisiae এবং Homo sapiens - 1.5 বিলিয়ন বছরের ব্যবধানে বিবর্তিত জীব - eL14 তে একই অবশিষ্টাংশের 51% এরও বেশি ভাগ ভাগ করে নেয়। সংরক্ষণের এই অস্বাভাবিক ক্ষতি ব্যাখ্যা করে কেন E. cuniculi eL14 বর্তমানে কল্পিত M970_061160 প্রোটিন হিসাবে টীকাভুক্ত করা হয়েছে, eL1427 রাইবোসোমাল প্রোটিন হিসাবে নয়।
এবং মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোম ES39L rRNA এক্সটেনশন হারিয়ে ফেলে, যা eL14 রাইবোসোমাল প্রোটিন বাইন্ডিং সাইটকে আংশিকভাবে বাদ দেয়। ES39L এর অনুপস্থিতিতে, eL14 মাইক্রোস্পোর প্রোটিন গৌণ কাঠামোর ক্ষতির সম্মুখীন হয়, যেখানে পূর্ববর্তী rRNA-বাইন্ডিং α-হেলিক্স একটি ন্যূনতম দৈর্ঘ্যের লুপে ক্ষয়প্রাপ্ত হয়। b একাধিক ক্রম সারিবদ্ধতা দেখায় যে eL14 প্রোটিন ইউক্যারিওটিক প্রজাতির মধ্যে অত্যন্ত সংরক্ষিত (ইস্ট এবং মানুষের হোমোলোগের মধ্যে 57% ক্রম পরিচয়), কিন্তু S. cerevisiae বা H. sapiens থেকে মাইক্রোস্পোরিডিয়ায় (যার মধ্যে 24% এর বেশি অবশিষ্টাংশ eL14 হোমোলোগের সাথে অভিন্ন নয়) দুর্বলভাবে সংরক্ষিত এবং বিচ্ছিন্ন। এই দুর্বল ক্রম সংরক্ষণ এবং গৌণ কাঠামোর পরিবর্তনশীলতা ব্যাখ্যা করে যে কেন E. cuniculi তে eL14 হোমোলোগ কখনও পাওয়া যায়নি এবং কেন এই প্রোটিন E. cuniculi তে হারিয়ে গেছে বলে মনে করা হয়। বিপরীতে, E. cuniculi eL14 কে পূর্বে একটি অনুমানমূলক M970_061160 প্রোটিন হিসাবে টীকা দেওয়া হয়েছিল। এই পর্যবেক্ষণ থেকে বোঝা যায় যে মাইক্রোস্পোরিডিয়া জিনোম বৈচিত্র্য বর্তমানে অতিরঞ্জিত: বর্তমানে মাইক্রোস্পোরিডিয়ায় হারিয়ে যাওয়া কিছু জিন আসলে সংরক্ষিত, যদিও অত্যন্ত ভিন্ন আকারে; পরিবর্তে, কিছু জিন কৃমি-নির্দিষ্ট প্রোটিনের জন্য মাইক্রোস্পোরিডিয়া জিনের কোডিং করে বলে মনে করা হয় (যেমন, অনুমানমূলক প্রোটিন M970_061160) আসলে অন্যান্য ইউক্যারিওটে পাওয়া খুব বৈচিত্র্যময় প্রোটিনের কোডিং করে।
এই আবিষ্কার থেকে বোঝা যায় যে rRNA বিকৃতকরণ সংলগ্ন রাইবোসোমাল প্রোটিনগুলিতে ক্রম সংরক্ষণের নাটকীয় ক্ষতির কারণ হতে পারে, যার ফলে এই প্রোটিনগুলি হোমোলজি অনুসন্ধানের জন্য সনাক্ত করা যায় না। সুতরাং, আমরা ছোট জিনোম জীবের আণবিক অবক্ষয়ের প্রকৃত মাত্রাকে অতিরঞ্জিত করতে পারি, কারণ কিছু প্রোটিন যা হারিয়ে গেছে বলে মনে করা হয় তা আসলে টিকে থাকে, যদিও অত্যন্ত পরিবর্তিত আকারে।
চরম জিনোম হ্রাসের পরিস্থিতিতে পরজীবীরা কীভাবে তাদের আণবিক যন্ত্রের কার্যকারিতা ধরে রাখতে পারে? আমাদের গবেষণায় E. cuniculi এর জটিল আণবিক গঠন (রাইবোসোম) বর্ণনা করে এই প্রশ্নের উত্তর দেওয়া হয়েছে, যা সবচেয়ে ক্ষুদ্র ইউক্যারিওটিক জিনোমগুলির মধ্যে একটি।
প্রায় দুই দশক ধরে জানা গেছে যে মাইক্রোবায়াল পরজীবীতে প্রোটিন এবং আরএনএ অণুগুলি প্রায়শই মুক্ত-জীবিত প্রজাতির সমজাতীয় অণু থেকে আলাদা হয় কারণ তাদের মান নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রের অভাব থাকে, মুক্ত-জীবিত জীবাণুতে তাদের আকারের ৫০% এ হ্রাস পায়, ইত্যাদি। অনেক দুর্বল মিউটেশন যা ভাঁজ এবং কার্যকারিতা ব্যাহত করে। উদাহরণস্বরূপ, অনেক অন্তঃকোষীয় পরজীবী এবং এন্ডোসিম্বিয়ন্ট সহ ছোট জিনোম জীবের রাইবোসোমে মুক্ত-জীবিত প্রজাতির তুলনায় বেশ কয়েকটি রাইবোসোমাল প্রোটিন এবং এক তৃতীয়াংশ পর্যন্ত rRNA নিউক্লিওটাইডের অভাব থাকার সম্ভাবনা রয়েছে 27, 29, 30, 49। যাইহোক, পরজীবীতে এই অণুগুলি কীভাবে কাজ করে তা মূলত একটি রহস্য রয়ে গেছে, যা মূলত তুলনামূলক জিনোমিক্সের মাধ্যমে অধ্যয়ন করা হয়।
আমাদের গবেষণায় দেখা গেছে যে ম্যাক্রোমোলিকিউলের গঠন বিবর্তনের অনেক দিক প্রকাশ করতে পারে যা আন্তঃকোষীয় পরজীবী এবং অন্যান্য হোস্ট-সীমাবদ্ধ জীবের ঐতিহ্যবাহী তুলনামূলক জিনোমিক গবেষণা থেকে বের করা কঠিন (পরিপূরক চিত্র 7)। উদাহরণস্বরূপ, eL14 প্রোটিনের উদাহরণ দেখায় যে আমরা পরজীবী প্রজাতির আণবিক যন্ত্রের অবক্ষয়ের প্রকৃত মাত্রাকে অতিরঞ্জিত করতে পারি। এনসেফালাইটিক পরজীবীদের এখন শত শত মাইক্রোস্পোরিডিয়া-নির্দিষ্ট জিন রয়েছে বলে বিশ্বাস করা হয়। তবে, আমাদের ফলাফল দেখায় যে এই আপাতদৃষ্টিতে নির্দিষ্ট জিনগুলির মধ্যে কিছু আসলে অন্যান্য ইউক্যারিওটে সাধারণ জিনের খুব ভিন্ন রূপ। তাছাড়া, msL2 প্রোটিনের উদাহরণ দেখায় যে আমরা কীভাবে নতুন রাইবোসোমাল প্রোটিনকে উপেক্ষা করি এবং পরজীবী আণবিক যন্ত্রের বিষয়বস্তুকে অবমূল্যায়ন করি। ছোট অণুর উদাহরণ দেখায় যে কীভাবে আমরা পরজীবী আণবিক কাঠামোর সবচেয়ে উদ্ভাবনী উদ্ভাবনগুলিকে উপেক্ষা করতে পারি যা তাদের নতুন জৈবিক কার্যকলাপ দিতে পারে।
একসাথে দেখলে, এই ফলাফলগুলি হোস্ট-সীমাবদ্ধ জীবের আণবিক কাঠামো এবং মুক্ত-জীবিত জীবের তাদের প্রতিরূপের মধ্যে পার্থক্য সম্পর্কে আমাদের বোধগম্যতা উন্নত করে। আমরা দেখাই যে আণবিক যন্ত্রগুলি, যা দীর্ঘদিন ধরে হ্রাসপ্রাপ্ত, অবক্ষয়প্রাপ্ত এবং বিভিন্ন দুর্বল মিউটেশনের শিকার বলে মনে করা হত, পরিবর্তে পদ্ধতিগতভাবে উপেক্ষিত অস্বাভাবিক কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যগুলির একটি সেট রয়েছে।
অন্যদিকে, E. cuniculi-এর রাইবোসোমে আমরা যে অ-ভারী rRNA খণ্ড এবং ফিউজড খণ্ড পেয়েছি তা ইঙ্গিত দেয় যে জিনোম হ্রাস জীবনের তিনটি ক্ষেত্রে সংরক্ষিত মৌলিক আণবিক যন্ত্রপাতির সেই অংশগুলিকেও পরিবর্তন করতে পারে - প্রায় 3.5 বিলিয়ন বছর পরেও প্রজাতির স্বাধীন বিবর্তন।
এন্ডোসিম্বিওটিক ব্যাকটেরিয়ায় RNA অণুগুলির পূর্ববর্তী গবেষণার আলোকে E. cuniculi রাইবোসোমে স্ফীতি-মুক্ত এবং ফিউজড rRNA খণ্ডগুলি বিশেষ আগ্রহের বিষয়। উদাহরণস্বরূপ, এফিড এন্ডোসিম্বিয়ন্ট Buchnera aphidicola-তে, A+T রচনা পক্ষপাত এবং অ-প্রামাণিক বেস জোড়ার উচ্চ অনুপাতের কারণে rRNA এবং tRNA অণুগুলির তাপমাত্রা-সংবেদনশীল কাঠামো দেখানো হয়েছে। RNA-তে এই পরিবর্তনগুলি, সেইসাথে প্রোটিন অণুতে পরিবর্তনগুলি, এখন অংশীদারদের উপর এন্ডোসিম্বিয়ন্টগুলির অতিরিক্ত নির্ভরতা এবং তাপ স্থানান্তর করতে এন্ডোসিম্বিয়ন্টগুলির অক্ষমতার জন্য দায়ী বলে মনে করা হয় 21, 23। যদিও পরজীবী মাইক্রোস্পোরিডিয়া rRNA-তে কাঠামোগতভাবে স্বতন্ত্র পরিবর্তন রয়েছে, এই পরিবর্তনগুলির প্রকৃতি ইঙ্গিত দেয় যে হ্রাসকৃত তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং চ্যাপেরোন প্রোটিনের উপর উচ্চ নির্ভরতা হ্রাসপ্রাপ্ত জিনোম সহ জীবের RNA অণুর সাধারণ বৈশিষ্ট্য হতে পারে।
অন্যদিকে, আমাদের কাঠামো দেখায় যে প্যারাসাইট মাইক্রোস্পোরিডিয়া ব্যাপকভাবে সংরক্ষিত rRNA এবং প্রোটিন খণ্ডগুলিকে প্রতিরোধ করার একটি অনন্য ক্ষমতা বিকশিত করেছে, যা অবক্ষয়প্রাপ্ত rRNA এবং প্রোটিন খণ্ডগুলির কাঠামোগত অনুকরণ হিসাবে প্রচুর এবং সহজলভ্য ছোট বিপাক ব্যবহার করার ক্ষমতা বিকাশ করেছে। আণবিক কাঠামোর অবক্ষয়। । এই মতামতটি এই সত্য দ্বারা সমর্থিত যে E. cuniculi এর rRNA এবং রাইবোসোমে প্রোটিন খণ্ডের ক্ষতির জন্য ক্ষতিপূরণকারী ছোট অণুগুলি uL15 এবং eL30 প্রোটিনের মাইক্রোস্পোরিডিয়া-নির্দিষ্ট অবশিষ্টাংশের সাথে আবদ্ধ হয়। এটি পরামর্শ দেয় যে রাইবোসোমে ছোট অণুগুলির আবদ্ধতা ইতিবাচক নির্বাচনের একটি পণ্য হতে পারে, যেখানে রাইবোসোমাল প্রোটিনগুলিতে মাইক্রোস্পোরিডিয়া-নির্দিষ্ট মিউটেশনগুলি ছোট অণুগুলির জন্য রাইবোসোমের সখ্যতা বৃদ্ধি করার ক্ষমতার জন্য নির্বাচন করা হয়েছে, যা আরও দক্ষ রাইবোসোমাল জীবের দিকে পরিচালিত করতে পারে। আবিষ্কারটি মাইক্রোবায়াল পরজীবীর আণবিক কাঠামোতে একটি স্মার্ট উদ্ভাবন প্রকাশ করে এবং হ্রাসকারী বিবর্তন সত্ত্বেও কীভাবে পরজীবী আণবিক কাঠামো তাদের কার্যকারিতা বজায় রাখে সে সম্পর্কে আমাদের আরও ভাল ধারণা দেয়।
বর্তমানে, এই ছোট অণুগুলির সনাক্তকরণ অস্পষ্ট রয়ে গেছে। মাইক্রোস্পোরিডিয়া প্রজাতির মধ্যে রাইবোসোমাল কাঠামোতে এই ছোট অণুগুলির উপস্থিতি কেন আলাদা তা স্পষ্ট নয়। বিশেষ করে, V. necatrix-এর eL20 এবং K172 প্রোটিনে F170 অবশিষ্টাংশের উপস্থিতি থাকা সত্ত্বেও, E. cuniculi এবং P. locustae-এর রাইবোসোমে নিউক্লিওটাইড বাঁধাই কেন পরিলক্ষিত হয় এবং V. necatrix-এর রাইবোসোমে কেন নয় তা স্পষ্ট নয়। এই অপসারণের কারণ হতে পারে অবশিষ্টাংশ 43 uL6 (নিউক্লিওটাইড বাঁধাই পকেটের সংলগ্ন অবস্থিত) দ্বারা, যা V. necatrix-এ টাইরোসিন এবং E. cuniculi এবং P. locustae-তে থ্রিওনিন নয়। Tyr43-এর বিশাল সুগন্ধযুক্ত পার্শ্ব শৃঙ্খল স্টেরিক ওভারল্যাপের কারণে নিউক্লিওটাইড বাঁধাইতে হস্তক্ষেপ করতে পারে। বিকল্পভাবে, আপাত নিউক্লিওটাইড মুছে ফেলা ক্রায়ো-EM ইমেজিংয়ের কম রেজোলিউশনের কারণে হতে পারে, যা V. necatrix ribosomal খণ্ডগুলির মডেলিংকে বাধাগ্রস্ত করে।
অন্যদিকে, আমাদের গবেষণা থেকে জানা যায় যে জিনোম ক্ষয়ের প্রক্রিয়া একটি উদ্ভাবনী শক্তি হতে পারে। বিশেষ করে, E. cuniculi রাইবোসোমের গঠন থেকে জানা যায় যে মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোমে rRNA এবং প্রোটিনের টুকরো নষ্ট হওয়া বিবর্তনীয় চাপ তৈরি করে যা রাইবোসোমের গঠনে পরিবর্তন আনে। এই রূপগুলি রাইবোসোমের সক্রিয় স্থান থেকে অনেক দূরে ঘটে এবং অনুকূল রাইবোসোম সমাবেশ বজায় রাখতে (অথবা পুনরুদ্ধার করতে) সাহায্য করে বলে মনে হয় যা অন্যথায় হ্রাসপ্রাপ্ত rRNA দ্বারা ব্যাহত হত। এটি থেকে বোঝা যায় যে মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোমের একটি প্রধান উদ্ভাবন জিন ড্রিফটকে বাফার করার প্রয়োজনে বিকশিত হয়েছে বলে মনে হচ্ছে।
সম্ভবত এটি নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং দ্বারা সবচেয়ে ভালোভাবে চিত্রিত করা হয়েছে, যা এখনও পর্যন্ত অন্যান্য জীবের মধ্যে কখনও দেখা যায়নি। সাধারণ মাইক্রোস্পোরিডিয়ায় নিউক্লিওটাইড-বাইন্ডিং অবশিষ্টাংশ উপস্থিত থাকার বিষয়টি ইঙ্গিত দেয় যে নিউক্লিওটাইড-বাইন্ডিং সাইটগুলি কেবল অদৃশ্য হওয়ার অপেক্ষায় থাকা ধ্বংসাবশেষ নয়, অথবা rRNA-কে পৃথক নিউক্লিওটাইডের আকারে পুনরুদ্ধার করার জন্য চূড়ান্ত স্থান নয়। পরিবর্তে, এই সাইটটি একটি কার্যকর বৈশিষ্ট্য বলে মনে হয় যা ইতিবাচক নির্বাচনের কয়েক রাউন্ডের মাধ্যমে বিকশিত হতে পারে। নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং সাইটগুলি প্রাকৃতিক নির্বাচনের একটি উপজাত হতে পারে: একবার ES39L অবনমিত হয়ে গেলে, মাইক্রোস্পোরিডিয়া ES39L এর অনুপস্থিতিতে সর্বোত্তম রাইবোসোম জৈবজেনেসিস পুনরুদ্ধারের জন্য ক্ষতিপূরণ চাইতে বাধ্য হয়। যেহেতু এই নিউক্লিওটাইড ES39L-তে A3186 নিউক্লিওটাইডের আণবিক যোগাযোগের অনুকরণ করতে পারে, তাই নিউক্লিওটাইড অণু রাইবোসোমের একটি বিল্ডিং ব্লকে পরিণত হয়, যার বাইন্ডিং eL30 ক্রম পরিবর্তনের মাধ্যমে আরও উন্নত হয়।
আন্তঃকোষীয় পরজীবীর আণবিক বিবর্তনের ক্ষেত্রে, আমাদের গবেষণায় দেখা গেছে যে ডারউইনের প্রাকৃতিক নির্বাচন এবং জিনোম ক্ষয়ের জেনেটিক প্রবাহের শক্তি সমান্তরালভাবে কাজ করে না, বরং দোদুল্যমান হয়। প্রথমত, জেনেটিক প্রবাহ জৈব অণুর গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্যগুলিকে দূর করে, যার ফলে ক্ষতিপূরণ অত্যন্ত প্রয়োজনীয় হয়ে পড়ে। ডারউইনের প্রাকৃতিক নির্বাচনের মাধ্যমে পরজীবীরা যখন এই চাহিদা পূরণ করবে তখনই তাদের ম্যাক্রো অণুগুলি তাদের সবচেয়ে চিত্তাকর্ষক এবং উদ্ভাবনী বৈশিষ্ট্যগুলি বিকাশের সুযোগ পাবে। গুরুত্বপূর্ণভাবে, E. cuniculi রাইবোসোমে নিউক্লিওটাইড বাঁধাই স্থানগুলির বিবর্তন ইঙ্গিত দেয় যে আণবিক বিবর্তনের এই ক্ষতি-থেকে-লাভ প্যাটার্ন কেবল ক্ষতিকারক মিউটেশনগুলিকেই হ্রাস করে না, কখনও কখনও পরজীবী ম্যাক্রো অণুগুলিতে সম্পূর্ণ নতুন কার্যকারিতা প্রদান করে।
এই ধারণাটি সেওয়েল রাইটের চলমান ভারসাম্য তত্ত্বের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, যেখানে বলা হয়েছে যে প্রাকৃতিক নির্বাচনের একটি কঠোর ব্যবস্থা জীবের উদ্ভাবনের ক্ষমতা সীমিত করে51,52,53। যাইহোক, যদি জেনেটিক ড্রিফট প্রাকৃতিক নির্বাচনকে ব্যাহত করে, তাহলে এই ড্রিফটগুলি এমন পরিবর্তন আনতে পারে যা নিজের মধ্যে অভিযোজিত (অথবা এমনকি ক্ষতিকারক) নয় বরং আরও পরিবর্তনের দিকে পরিচালিত করে যা উচ্চতর ফিটনেস বা নতুন জৈবিক কার্যকলাপ প্রদান করে। আমাদের কাঠামো এই ধারণাটিকে সমর্থন করে যে একই ধরণের মিউটেশন যা একটি জৈব অণুর ভাঁজ এবং কার্যকারিতা হ্রাস করে তা তার উন্নতির প্রধান ট্রিগার বলে মনে হয়। জয়-জয় বিবর্তন মডেলের সাথে সামঞ্জস্য রেখে, আমাদের গবেষণা দেখায় যে জিনোম ক্ষয়, যা ঐতিহ্যগতভাবে একটি অবক্ষয় প্রক্রিয়া হিসাবে দেখা হয়, তাও উদ্ভাবনের একটি প্রধান চালিকাশক্তি, কখনও কখনও এবং সম্ভবত এমনকি প্রায়শই ম্যাক্রোমোলিকুলগুলিকে নতুন পরজীবী কার্যকলাপ অর্জন করতে দেয়। তাদের ব্যবহার করতে পারে।