Nature.com-এ আসার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ। আপনি যে ব্রাউজার সংস্করণটি ব্যবহার করছেন তাতে CSS-এর সমর্থন সীমিত। সর্বোত্তম অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে একটি হালনাগাদ ব্রাউজার ব্যবহার করার পরামর্শ দিচ্ছি (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে কম্প্যাটিবিলিটি মোড নিষ্ক্রিয় করুন)। আপাতত, নিরবচ্ছিন্ন সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, আমরা স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়াই সাইটটি রেন্ডার করব।
অণুজীব পরজীবীদের বিবর্তনে প্রাকৃতিক নির্বাচন এবং জিনগত বিচ্যুতির মধ্যে একটি পারস্পরিক ক্রিয়া জড়িত। প্রাকৃতিক নির্বাচন পরজীবীদের উন্নত করে এবং জিনগত বিচ্যুতি পরজীবীদের জিন হারাতে ও ক্ষতিকর মিউটেশন জমা করতে বাধ্য করে। এখানে, একটি একক ম্যাক্রোমলিকিউলের পরিসরে এই পারস্পরিক ক্রিয়া কীভাবে ঘটে তা বোঝার জন্য, আমরা এনসেফালিটোজুন কুনিকুলি-র রাইবোসোমের ক্রায়ো-ইএম কাঠামো বর্ণনা করেছি। এটি একটি ইউক্যারিওটিক জীব, যার জিনোম প্রকৃতিতে অন্যতম ক্ষুদ্রতম। ই. কুনিকুলি রাইবোসোমে আরআরএনএ-র চরম হ্রাসের সাথে অভূতপূর্ব কাঠামোগত পরিবর্তন ঘটে, যেমন পূর্বে অজানা সংযুক্ত আরআরএনএ লিঙ্কার এবং স্ফীতিহীন আরআরএনএ-র বিবর্তন। এছাড়াও, ই. কুনিকুলি রাইবোসোম আরআরএনএ খণ্ড এবং প্রোটিনের ক্ষয় সত্ত্বেও টিকে ছিল, কারণ এটি ক্ষয়প্রাপ্ত আরআরএনএ খণ্ড এবং প্রোটিনের কাঠামোগত অনুকরণকারী হিসাবে ছোট অণু ব্যবহার করার ক্ষমতা অর্জন করেছিল। সামগ্রিকভাবে, আমরা দেখাই যে, যে আণবিক কাঠামোগুলোকে দীর্ঘদিন ধরে হ্রাসপ্রাপ্ত, অবক্ষয়িত এবং দুর্বলকারী মিউটেশনের শিকার বলে মনে করা হতো, সেগুলোরও বেশ কিছু ক্ষতিপূরণমূলক প্রক্রিয়া রয়েছে যা চরম আণবিক সংকোচন সত্ত্বেও সেগুলোকে সক্রিয় রাখে।
যেহেতু বেশিরভাগ অণুজীব পরজীবী গোষ্ঠীর তাদের পোষককে কাজে লাগানোর জন্য স্বতন্ত্র আণবিক কৌশল রয়েছে, তাই আমাদের প্রায়শই বিভিন্ন গোষ্ঠীর পরজীবীর জন্য ভিন্ন ভিন্ন চিকিৎসা পদ্ধতি তৈরি করতে হয়¹,²। তবে, নতুন প্রমাণ থেকে জানা যায় যে পরজীবীর বিবর্তনের কিছু দিক অভিসারী এবং অনেকাংশে অনুমানযোগ্য, যা অণুজীব পরজীবীদের ক্ষেত্রে ব্যাপক চিকিৎসাগত হস্তক্ষেপের একটি সম্ভাব্য ভিত্তি নির্দেশ করে³,⁴,⁵,⁶,⁷,⁸,⁹।
পূর্ববর্তী গবেষণায় অণুজীব পরজীবীদের মধ্যে জিনোম হ্রাস বা জিনোম ক্ষয় নামক একটি সাধারণ বিবর্তনীয় প্রবণতা চিহ্নিত করা হয়েছে¹⁰,¹¹,¹²,¹³। বর্তমান গবেষণা দেখায় যে যখন অণুজীবরা তাদের মুক্তজীবী জীবনধারা ত্যাগ করে আন্তঃকোষীয় পরজীবী (বা এন্ডোসিম্বায়ন্ট) হয়ে ওঠে, তখন তাদের জিনোম লক্ষ লক্ষ বছর ধরে ধীর কিন্তু আশ্চর্যজনক রূপান্তরের মধ্য দিয়ে যায়¹⁹,¹¹। জিনোম ক্ষয় নামে পরিচিত একটি প্রক্রিয়ায়, অণুজীব পরজীবীরা ক্ষতিকর মিউটেশন জমা করে যা পূর্বে গুরুত্বপূর্ণ অনেক জিনকে সিউডোজিনে পরিণত করে, যার ফলে ধীরে ধীরে জিনের বিলুপ্তি এবং মিউটেশনাল পতন ঘটে¹⁴,¹⁵। এই পতন নিকটাত্মীয় মুক্তজীবী প্রজাতির তুলনায় প্রাচীনতম আন্তঃকোষীয় জীবের ৯৫% পর্যন্ত জিন ধ্বংস করতে পারে। সুতরাং, আন্তঃকোষীয় পরজীবীদের বিবর্তন দুটি বিপরীত শক্তির মধ্যে একটি টানাপোড়েন: ডারউইনীয় প্রাকৃতিক নির্বাচন, যা পরজীবীদের উন্নতির দিকে পরিচালিত করে, এবং জিনোমের পতন, যা পরজীবীদের বিস্মৃতির অতলে নিক্ষেপ করে। পরজীবী কীভাবে এই টানাপোড়েন থেকে বেরিয়ে আসতে এবং তার আণবিক কাঠামোর কার্যকারিতা বজায় রাখতে সক্ষম হয়েছে তা এখনও অস্পষ্ট।
যদিও জিনোম ক্ষয়ের প্রক্রিয়াটি পুরোপুরি বোঝা যায়নি, তবে মনে হয় এটি প্রধানত ঘন ঘন জিনগত বিচ্যুতির (genetic drift) কারণে ঘটে থাকে। যেহেতু পরজীবীরা ছোট, অযৌন এবং জিনগতভাবে সীমিত জনগোষ্ঠীতে বাস করে, তাই ডিএনএ প্রতিলিপিকরণের সময় মাঝে মাঝে যে ক্ষতিকর মিউটেশনগুলো ঘটে, সেগুলো তারা কার্যকরভাবে নির্মূল করতে পারে না। এর ফলে ক্ষতিকর মিউটেশনগুলোর অপরিবর্তনীয় সঞ্চয়ন ঘটে এবং পরজীবীর জিনোম ছোট হয়ে আসে। ফলস্বরূপ, পরজীবীটি কেবল সেইসব জিনই হারায় না যেগুলো তার আন্তঃকোষীয় পরিবেশে বেঁচে থাকার জন্য আর প্রয়োজনীয় নয়। পরজীবী জনগোষ্ঠীর এই বিক্ষিপ্ত ক্ষতিকর মিউটেশনগুলোকে কার্যকরভাবে নির্মূল করতে না পারার অক্ষমতার কারণেই এই মিউটেশনগুলো তাদের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ জিনগুলোসহ পুরো জিনোম জুড়ে সঞ্চিত হতে থাকে।
জিনোম হ্রাস সম্পর্কে আমাদের বর্তমান জ্ঞানের বেশিরভাগই শুধুমাত্র জিনোম সিকোয়েন্সের তুলনার উপর ভিত্তি করে গঠিত, যেখানে প্রকৃত অণুগুলির পরিবর্তনের দিকে কম মনোযোগ দেওয়া হয়েছে, যেগুলি কোষের অভ্যন্তরীণ কাজ সম্পাদন করে এবং সম্ভাব্য ওষুধের লক্ষ্যবস্তু হিসেবে কাজ করে। তুলনামূলক গবেষণায় দেখা গেছে যে ক্ষতিকর আন্তঃকোষীয় অণুজীবীয় মিউটেশনের বোঝা প্রোটিন এবং নিউক্লিক অ্যাসিডকে ভুলভাবে ভাঁজ হতে এবং জমাট বাঁধতে প্ররোচিত করে, যা তাদের আরও বেশি চ্যাপেরন-নির্ভর এবং তাপের প্রতি অতিসংবেদনশীল করে তোলে¹⁹,²⁰,²¹,²²,²³। এছাড়াও, বিভিন্ন পরজীবী—যাদের স্বাধীন বিবর্তনের মধ্যে কখনও কখনও প্রায় ২.৫ বিলিয়ন বছরের ব্যবধান রয়েছে—তাদের প্রোটিন সংশ্লেষণ⁵,⁶ এবং ডিএনএ মেরামত প্রক্রিয়া²⁴-তে গুণমান নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্রের অনুরূপ ক্ষতি অনুভব করেছে। তবে, ক্ষতিকর মিউটেশনের ক্রমবর্ধমান বোঝার সাথে আণবিক অভিযোজন সহ কোষীয় ম্যাক্রোমলিকিউলগুলির অন্যান্য সমস্ত বৈশিষ্ট্যের উপর আন্তঃকোষীয় জীবনযাত্রার প্রভাব সম্পর্কে খুব কমই জানা যায়।
এই গবেষণায়, অন্তঃকোষীয় অণুজীবের প্রোটিন এবং নিউক্লিক অ্যাসিডের বিবর্তন আরও ভালোভাবে বোঝার জন্য, আমরা অন্তঃকোষীয় পরজীবী এনসেফালিটোজুন কুনিকুলির রাইবোসোমের গঠন নির্ণয় করেছি। ই. কুনিকুলি হলো একটি ছত্রাক-সদৃশ জীব যা পরজীবী মাইক্রোস্পোরিডিয়া গোষ্ঠীর অন্তর্গত। এদের ইউক্যারিওটিক জিনোম অস্বাভাবিকভাবে ছোট এবং তাই জিনোম ক্ষয় অধ্যয়নের জন্য এদের মডেল জীব হিসেবে ব্যবহার করা হয়²⁵,²⁶,²⁷,²⁸,²⁹,³⁰। সম্প্রতি, মাইক্রোস্পোরিডিয়া, প্যারানোসেমা লোকাস্টাই এবং ভেইরিমোরফা নেকাট্রিক্সের³¹,³² মাঝারিভাবে হ্রাসপ্রাপ্ত জিনোমের (~৩.২ মেগাবাইট জিনোম) জন্য ক্রায়ো-ইএম রাইবোসোমের গঠন নির্ণয় করা হয়েছে। এই গঠনগুলো থেকে বোঝা যায় যে, আরআরএনএ বিবর্ধনের কিছু ঘাটতি পার্শ্ববর্তী রাইবোসোমাল প্রোটিনগুলোর মধ্যে নতুন সংযোগ তৈরি বা নতুন এমএসএল¹³¹,³² রাইবোসোমাল প্রোটিন অর্জনের মাধ্যমে পূরণ করা হয়। এনসেফালিটোজুন প্রজাতি (জিনোম ~২.৫ মিলিয়ন bp), তাদের নিকটতম আত্মীয় অর্ডোস্পোরার সাথে, ইউক্যারিওটদের মধ্যে জিনোম হ্রাসের চূড়ান্ত মাত্রা প্রদর্শন করে – তাদের ২০০০-এরও কম প্রোটিন-কোডিং জিন রয়েছে, এবং আশা করা যায় যে তাদের রাইবোসোমগুলো কেবল rRNA সম্প্রসারণ খণ্ডাংশ (যে rRNA খণ্ডাংশগুলো ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমকে ব্যাকটেরিয়াল রাইবোসোম থেকে আলাদা করে) থেকে মুক্তই নয়, বরং E. cuniculi জিনোমে তাদের হোমোলগের অভাবের কারণে চারটি রাইবোসোমাল প্রোটিনও ধারণ করে।২৬,২৭,২৮ অতএব, আমরা এই সিদ্ধান্তে উপনীত হয়েছি যে E. cuniculi রাইবোসোম জিনোম ক্ষয়ের সাথে আণবিক অভিযোজনের জন্য পূর্বে অজানা কৌশল প্রকাশ করতে পারে।
আমাদের ক্রায়ো-ইএম কাঠামোটি এখন পর্যন্ত বৈশিষ্ট্য নিরূপণ করা ক্ষুদ্রতম ইউক্যারিওটিক সাইটোপ্লাজমিক রাইবোসোমকে উপস্থাপন করে এবং এটি এই বিষয়ে অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করে যে, জিনোম হ্রাসের চূড়ান্ত মাত্রা কীভাবে কোষের অবিচ্ছেদ্য আণবিক যন্ত্রপাতির গঠন, সমাবেশ এবং বিবর্তনকে প্রভাবিত করে। আমরা দেখতে পেয়েছি যে, ই. কুনিকুলি রাইবোসোম আরএনএ ভাঁজ এবং রাইবোসোম সমাবেশের বহু বহুল প্রচলিত সংরক্ষিত নীতি লঙ্ঘন করে এবং একটি নতুন, পূর্বে অজানা রাইবোসোমাল প্রোটিন আবিষ্কার করেছি। বেশ অপ্রত্যাশিতভাবে, আমরা দেখিয়েছি যে মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোম ক্ষুদ্র অণু সংযুক্ত করার ক্ষমতা অর্জন করেছে এবং এই অনুমান করছি যে, আরআরএনএ এবং প্রোটিনের খণ্ডন এমন বিবর্তনীয় উদ্ভাবনকে উদ্দীপ্ত করে যা শেষ পর্যন্ত রাইবোসোমকে উপকারী গুণাবলী প্রদান করতে পারে।
অন্তঃকোষীয় জীবে প্রোটিন এবং নিউক্লিক অ্যাসিডের বিবর্তন সম্পর্কে আমাদের জ্ঞান উন্নত করার জন্য, আমরা সংক্রমিত স্তন্যপায়ী কোষের কালচার থেকে ই. কুনিকুলি স্পোর পৃথক করার সিদ্ধান্ত নিয়েছিলাম, যাতে তাদের রাইবোসোম বিশুদ্ধ করা যায় এবং এই রাইবোসোমগুলির গঠন নির্ধারণ করা যায়। প্রচুর পরিমাণে পরজীবী মাইক্রোস্পোরিডিয়া সংগ্রহ করা কঠিন, কারণ মাইক্রোস্পোরিডিয়াকে পুষ্টি মাধ্যমে কালচার করা যায় না। পরিবর্তে, তারা কেবল পোষক কোষের ভিতরেই বৃদ্ধি পায় এবং বংশবৃদ্ধি করে। তাই, রাইবোসোম বিশুদ্ধকরণের জন্য ই. কুনিকুলি বায়োমাস পেতে, আমরা স্তন্যপায়ী কিডনি কোষ লাইন RK13-কে ই. কুনিকুলি স্পোর দ্বারা সংক্রমিত করি এবং এই সংক্রমিত কোষগুলিকে কয়েক সপ্তাহ ধরে কালচার করি যাতে ই. কুনিকুলি বৃদ্ধি ও সংখ্যাবৃদ্ধি করতে পারে। প্রায় আধা বর্গমিটারের একটি সংক্রমিত কোষের মনোলিয়ার ব্যবহার করে, আমরা প্রায় ৩০০ মিলিগ্রাম মাইক্রোস্পোরিডিয়া স্পোর বিশুদ্ধ করতে সক্ষম হয়েছিলাম এবং রাইবোসোম পৃথক করার জন্য সেগুলি ব্যবহার করেছিলাম। এরপর আমরা কাঁচের পুঁতি দিয়ে বিশুদ্ধ স্পোরগুলোকে ভেঙে ফেলি এবং লাইসেটগুলোর ধাপে ধাপে পলিইথিলিন গ্লাইকোল ফ্র্যাকশনেশনের মাধ্যমে অপরিশোধিত রাইবোসোমগুলোকে আলাদা করি। এর ফলে আমরা গাঠনিক বিশ্লেষণের জন্য প্রায় ৩০০ µg কাঁচা E. cuniculi রাইবোসোম সংগ্রহ করতে সক্ষম হই।
এরপর আমরা প্রাপ্ত রাইবোসোম নমুনাগুলো ব্যবহার করে ক্রায়ো-ইএম চিত্র সংগ্রহ করি এবং বৃহৎ রাইবোসোমাল সাবইউনিট, ক্ষুদ্র সাবইউনিট হেড ও ক্ষুদ্র সাবইউনিটের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ মাস্ক ব্যবহার করে এই চিত্রগুলো প্রক্রিয়াজাত করি। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, আমরা প্রায় ১,০৮,০০০ রাইবোসোমাল কণার চিত্র সংগ্রহ করি এবং ২.৭ Å রেজোলিউশনে ক্রায়ো-ইএম চিত্র গণনা করি (পরিপূরক চিত্র ১-৩)। এরপর আমরা ই. কুনিকুলি রাইবোসোমের সাথে সংশ্লিষ্ট আরআরএনএ, রাইবোসোমাল প্রোটিন এবং হাইবারনেশন ফ্যাক্টর এমডিএফ১-এর মডেল তৈরি করতে ক্রায়ো-ইএম চিত্রগুলো ব্যবহার করি (চিত্র ১ক, খ)।
ক) হাইবারনেশন ফ্যাক্টর Mdf1-এর সাথে জটিল অবস্থায় থাকা E. cuniculi রাইবোসোমের গঠন (pdb id 7QEP)। খ) E. cuniculi রাইবোসোমের সাথে যুক্ত হাইবারনেশন ফ্যাক্টর Mdf1-এর মানচিত্র। গ) মাইক্রোস্পোরিডিয়ান প্রজাতিতে প্রাপ্ত rRNA-কে জ্ঞাত রাইবোসোমাল কাঠামোর সাথে তুলনা করে তৈরি সেকেন্ডারি স্ট্রাকচার ম্যাপ। প্যানেলগুলিতে বিবর্ধিত rRNA খণ্ডাংশ (ES) এবং রাইবোসোমের সক্রিয় স্থানগুলির অবস্থান দেখানো হয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে ডিকোডিং সাইট (DC), সারসিনিসিন লুপ (SRL), এবং পেপটিডাইল ট্রান্সফারেজ সেন্টার (PTC)। ঘ) E. cuniculi রাইবোসোমের পেপটিডাইল ট্রান্সফারেজ সেন্টারের সাথে সম্পর্কিত ইলেকট্রন ঘনত্ব থেকে বোঝা যায় যে, এই অনুঘটকীয় স্থানটির গঠন E. cuniculi পরজীবী এবং এর পোষক, যার মধ্যে H. sapiens অন্তর্ভুক্ত, উভয়ের ক্ষেত্রেই একই রকম। e, f ডিকোডিং সেন্টারের সংশ্লিষ্ট ইলেকট্রন ঘনত্ব (e) এবং ডিকোডিং সেন্টারের পরিকল্পিত কাঠামো (f) থেকে বোঝা যায় যে, অন্যান্য অনেক ইউক্যারিওটের মতো E. cuniculi-তে A1491 (E. coli সংখ্যায়ন অনুসারে) রেসিডিউটি ​​U1491। এই পরিবর্তন থেকে ধারণা করা যায় যে, E. cuniculi সেইসব অ্যান্টিবায়োটিকের প্রতি সংবেদনশীল হতে পারে যা এই সক্রিয় স্থানটিকে লক্ষ্য করে।
V. necatrix এবং P. locustae রাইবোসোমের পূর্বে প্রতিষ্ঠিত কাঠামোর বিপরীতে (উভয় কাঠামোই একই মাইক্রোস্পোরিডিয়া পরিবার Nosematidae-এর প্রতিনিধিত্ব করে এবং একে অপরের সাথে খুব সাদৃশ্যপূর্ণ), 31,32 E. cuniculi রাইবোসোম rRNA এবং প্রোটিনের অসংখ্য খণ্ডন প্রক্রিয়ার মধ্য দিয়ে যায়। আরও বিকৃতকরণ (পরিপূরক চিত্র 4-6)। rRNA-এর ক্ষেত্রে, সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তনগুলির মধ্যে ছিল বিবর্ধিত 25S rRNA খণ্ড ES12L-এর সম্পূর্ণ বিলুপ্তি এবং h39, h41, এবং H18 হেলিক্সের আংশিক অবক্ষয় (চিত্র 1c, পরিপূরক চিত্র 4)। রাইবোসোমাল প্রোটিনগুলির মধ্যে, সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তনগুলির মধ্যে ছিল eS30 প্রোটিনের সম্পূর্ণ বিলুপ্তি এবং eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17, এবং eS7 প্রোটিনগুলির সংক্ষিপ্তকরণ (পরিপূরক চিত্র 4, 5)।
সুতরাং, এনসেফালোটোজুন/অর্ডোস্পোরা প্রজাতির জিনোমের চরম হ্রাস তাদের রাইবোসোমের গঠনে প্রতিফলিত হয়: গঠনগত বৈশিষ্ট্য নিরূপণের জন্য ব্যবহৃত ইউক্যারিওটিক সাইটোপ্লাজমিক রাইবোসোমগুলোর মধ্যে ই. কুনিকুলি রাইবোসোমে প্রোটিনের পরিমাণ সবচেয়ে নাটকীয়ভাবে হ্রাস পায়, এবং এদের মধ্যে সেইসব আরআরএনএ (rRNA) ও প্রোটিন খণ্ডাংশও থাকে না যা শুধু ইউক্যারিওটেই নয়, বরং জীবনের তিনটি ডোমেইনেই ব্যাপকভাবে সংরক্ষিত। ই. কুনিকুলি রাইবোসোমের গঠন এই পরিবর্তনগুলোর জন্য প্রথম আণবিক মডেল প্রদান করে এবং এমন সব বিবর্তনীয় ঘটনা উন্মোচন করে যা তুলনামূলক জিনোমিক্স এবং অন্তঃকোষীয় জৈব-আণবিক গঠন সংক্রান্ত গবেষণা উভয় দ্বারাই উপেক্ষিত হয়েছে (পরিপূরক চিত্র ৭)। নিচে, আমরা এই ঘটনাগুলোর প্রত্যেকটি, তাদের সম্ভাব্য বিবর্তনীয় উৎস এবং রাইবোসোমের কার্যকারিতার উপর তাদের সম্ভাব্য প্রভাবসহ বর্ণনা করেছি।
এরপর আমরা দেখতে পাই যে, বৃহৎ rRNA খণ্ডনের পাশাপাশি, E. cuniculi রাইবোসোমের একটি সক্রিয় স্থানে rRNA-এর ভিন্নতা রয়েছে। যদিও E. cuniculi রাইবোসোমের পেপটিডাইল ট্রান্সফারেজ কেন্দ্রের গঠন অন্যান্য ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমের মতোই (চিত্র 1d), নিউক্লিওটাইড 1491-এ অনুক্রমের ভিন্নতার কারণে ডিকোডিং কেন্দ্রটি আলাদা (E. coli সংখ্যায়ন অনুসারে, চিত্র 1e, f)। এই পর্যবেক্ষণটি গুরুত্বপূর্ণ কারণ ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমের ডিকোডিং স্থানে সাধারণত G1408 এবং A1491 রেসিডিউ থাকে, যেখানে ব্যাকটেরিয়া-ধরনের রেসিডিউগুলো হলো A1408 এবং G1491। এই ভিন্নতার কারণেই অ্যামিনোগ্লাইকোসাইড গোত্রের রাইবোসোমাল অ্যান্টিবায়োটিক এবং ডিকোডিং স্থানকে লক্ষ্য করে এমন অন্যান্য ক্ষুদ্র অণুর প্রতি ব্যাকটেরিয়া ও ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমের সংবেদনশীলতা ভিন্ন হয়। E. cuniculi রাইবোসোমের ডিকোডিং সাইটে, A1491 রেসিডিউটি ​​U1491 দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়েছিল, যা সম্ভবত এই সক্রিয় সাইটকে লক্ষ্য করে এমন ছোট অণুগুলির জন্য একটি অনন্য বাইন্ডিং ইন্টারফেস তৈরি করে। একই A14901 ভ্যারিয়েন্টটি P. locustae এবং V. necatrix-এর মতো অন্যান্য মাইক্রোস্পোরিডিয়াতেও উপস্থিত রয়েছে, যা ইঙ্গিত দেয় যে এটি মাইক্রোস্পোরিডিয়া প্রজাতিগুলির মধ্যে ব্যাপকভাবে বিস্তৃত (চিত্র 1f)।
যেহেতু আমাদের E. cuniculi রাইবোসোমের নমুনাগুলো বিপাকীয়ভাবে নিষ্ক্রিয় স্পোর থেকে সংগ্রহ করা হয়েছিল, তাই আমরা স্ট্রেস বা অনাহার পরিস্থিতিতে পূর্বে বর্ণিত রাইবোসোম বাইন্ডিংয়ের জন্য E. cuniculi-এর ক্রায়ো-ইএম ম্যাপ পরীক্ষা করেছিলাম। হাইবারনেশন ফ্যাক্টর ৩১,৩২,৩৬,৩৭, ৩৮। আমরা হাইবারনেটিং রাইবোসোমের পূর্বে প্রতিষ্ঠিত কাঠামোর সাথে E. cuniculi রাইবোসোমের ক্রায়ো-ইএম ম্যাপ মিলিয়েছিলাম। ডকিংয়ের জন্য, হাইবারনেশন ফ্যাক্টর Stm138-এর সাথে কমপ্লেক্স অবস্থায় S. cerevisiae রাইবোসোম, Lso232 ফ্যাক্টরের সাথে কমপ্লেক্স অবস্থায় পঙ্গপালের রাইবোসোম এবং Mdf1 ও Mdf231 ফ্যাক্টরের সাথে কমপ্লেক্স অবস্থায় V. necatrix রাইবোসোম ব্যবহার করা হয়েছিল। একই সময়ে, আমরা রেস্ট ফ্যাক্টর Mdf1-এর সাথে সঙ্গতিপূর্ণ ক্রায়ো-ইএম ডেনসিটি খুঁজে পেয়েছিলাম। V. necatrix রাইবোসোমের সাথে Mdf1-এর সংযুক্তির অনুরূপভাবে, Mdf1 E. cuniculi রাইবোসোমের সাথেও সংযুক্ত হয়, যেখানে এটি রাইবোসোমের E সাইটটিকে অবরুদ্ধ করে। সম্ভবত এটি দেহ নিষ্ক্রিয়করণের ফলে পরজীবীর স্পোরগুলো বিপাকীয়ভাবে নিষ্ক্রিয় হয়ে গেলে রাইবোসোমকে সহজলভ্য করতে সাহায্য করে (চিত্র ২)।
Mdf1 রাইবোসোমের E সাইটকে অবরুদ্ধ করে, যা পরজীবীর স্পোর বিপাকীয়ভাবে নিষ্ক্রিয় হয়ে গেলে রাইবোসোমকে নিষ্ক্রিয় করতে সাহায্য করে বলে মনে হয়। E. cuniculi রাইবোসোমের গঠনে আমরা দেখতে পাই যে, Mdf1 রাইবোসোমের L1 স্টেমের সাথে একটি পূর্বে অজানা সংযোগ স্থাপন করে। এই L1 স্টেম হলো রাইবোসোমের সেই অংশ যা প্রোটিন সংশ্লেষণের সময় রাইবোসোম থেকে ডিএসিটাইলেটেড tRNA-এর মুক্তিকে সহজতর করে। এই সংযোগগুলো থেকে বোঝা যায় যে, Mdf1 ডিএসিটাইলেটেড tRNA-এর মতোই একই প্রক্রিয়ায় রাইবোসোম থেকে বিচ্ছিন্ন হয়, যা রাইবোসোম কীভাবে প্রোটিন সংশ্লেষণকে পুনরায় সক্রিয় করার জন্য Mdf1-কে অপসারণ করে তার একটি সম্ভাব্য ব্যাখ্যা প্রদান করে।
তবে, আমাদের কাঠামোটি Mdf1 এবং L1 রাইবোসোম লেগের (রাইবোসোমের যে অংশটি প্রোটিন সংশ্লেষণের সময় ডিয়াসাইলেটেড tRNA-কে রাইবোসোম থেকে মুক্ত করতে সাহায্য করে) মধ্যে একটি অজানা সংযোগ প্রকাশ করেছে। বিশেষ করে, Mdf1 ডিয়াসাইলেটেড tRNA অণুর এলবো সেগমেন্টের মতোই একই সংযোগ ব্যবহার করে (চিত্র ২)। এই পূর্বে অজানা আণবিক মডেলিং দেখিয়েছে যে Mdf1, ডিয়াসাইলেটেড tRNA-এর মতোই একই প্রক্রিয়া ব্যবহার করে রাইবোসোম থেকে বিচ্ছিন্ন হয়, যা ব্যাখ্যা করে কীভাবে রাইবোসোম প্রোটিন সংশ্লেষণকে পুনরায় সক্রিয় করার জন্য এই হাইবারনেশন ফ্যাক্টরটিকে অপসারণ করে।
rRNA মডেলটি তৈরি করার সময়, আমরা দেখতে পাই যে E. cuniculi রাইবোসোমে অস্বাভাবিকভাবে ভাঁজ করা rRNA খণ্ডাংশ রয়েছে, যেগুলোকে আমরা ফিউজড rRNA নাম দিয়েছি (চিত্র ৩)। জীবনের তিনটি ডোমেন জুড়ে থাকা রাইবোসোমগুলিতে, rRNA এমন কাঠামোতে ভাঁজ হয় যেখানে বেশিরভাগ rRNA বেস হয় একে অপরের সাথে বেস পেয়ার করে ভাঁজ হয় অথবা রাইবোসোমাল প্রোটিনের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে³⁸,³⁹,⁴⁰। তবে, E. cuniculi রাইবোসোমে, rRNA-গুলো তাদের কিছু হেলিক্সকে ভাঁজবিহীন rRNA অঞ্চলে রূপান্তরিত করে এই ভাঁজের নীতি লঙ্ঘন করে বলে মনে হয়।
S. cerevisiae, V. necatrix, এবং E. cuniculi-তে H18 25S rRNA হেলিক্সের গঠন। সাধারণত, তিনটি জীবন ডোমেন জুড়ে থাকা রাইবোসোমে, এই লিঙ্কারটি কুণ্ডলী পাকিয়ে একটি RNA হেলিক্স গঠন করে, যাতে ২৪ থেকে ৩৪টি রেসিডিউ থাকে। এর বিপরীতে, মাইক্রোস্পোরিডিয়াতে এই rRNA লিঙ্কারটি ধীরে ধীরে হ্রাস পেয়ে দুটি একক-সূত্রক ইউরিডিন-সমৃদ্ধ লিঙ্কারে পরিণত হয়, যেগুলিতে মাত্র ১২টি রেসিডিউ থাকে। এই রেসিডিউগুলির বেশিরভাগই দ্রাবকের সংস্পর্শে থাকে। চিত্রটি দেখায় যে পরজীবী মাইক্রোস্পোরিডিয়া rRNA ভাঁজের সাধারণ নীতিগুলি লঙ্ঘন করে বলে মনে হয়, যেখানে rRNA বেসগুলি সাধারণত অন্যান্য বেসের সাথে যুক্ত থাকে বা rRNA-প্রোটিন মিথস্ক্রিয়ায় জড়িত থাকে। মাইক্রোস্পোরিডিয়াতে, কিছু rRNA খণ্ড একটি প্রতিকূল ভাঁজ গ্রহণ করে, যেখানে পূর্ববর্তী rRNA হেলিক্সটি প্রায় একটি সরলরেখায় প্রসারিত একটি একক-সূত্রক খণ্ডে পরিণত হয়। এই অস্বাভাবিক অঞ্চলগুলির উপস্থিতি মাইক্রোস্পোরিডিয়া rRNA-কে ন্যূনতম সংখ্যক RNA বেস ব্যবহার করে দূরবর্তী rRNA খণ্ডগুলির সাথে আবদ্ধ হতে সাহায্য করে।
এই বিবর্তনীয় রূপান্তরের সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য উদাহরণ H18 25S rRNA হেলিক্সে (চিত্র ৩) দেখা যায়। ই. কোলাই থেকে মানুষ পর্যন্ত বিভিন্ন প্রজাতিতে, এই rRNA হেলিক্সের বেসগুলিতে ২৪-৩২টি নিউক্লিওটাইড থাকে, যা একটি সামান্য অনিয়মিত হেলিক্স গঠন করে। পূর্বে শনাক্তকৃত ভি. নেকাট্রিক্স এবং পি. লোকাস্টাই-এর রাইবোসোমাল কাঠামোতে,³¹,³² H18 হেলিক্সের বেসগুলি আংশিকভাবে কুণ্ডলীমুক্ত থাকে, কিন্তু নিউক্লিওটাইড বেস জোড় বাঁধা সংরক্ষিত থাকে। তবে, ই. কুনিকুলিতে এই rRNA খণ্ডটি সবচেয়ে ছোট লিঙ্কার 228UUUGU²³² এবং 301UUUUUUUUU³⁷-এ পরিণত হয়। সাধারণ rRNA খণ্ডের মতো নয়, এই ইউরিডিন-সমৃদ্ধ লিঙ্কারগুলি কুণ্ডলী পাকায় না বা রাইবোসোমাল প্রোটিনের সাথে ব্যাপক সংস্পর্শে আসে না। পরিবর্তে, তারা দ্রাবক-উন্মুক্ত এবং সম্পূর্ণরূপে অসংযোজিত কাঠামো গ্রহণ করে যেখানে rRNA স্ট্র্যান্ডগুলি প্রায় সোজাভাবে প্রসারিত হয়। এই প্রসারিত গঠনটি ব্যাখ্যা করে যে কীভাবে ই. কুনিকুলি H16 এবং H18 আরআরএনএ হেলিক্সের মধ্যবর্তী ৩৩ Å ব্যবধান পূরণ করতে মাত্র ১২টি আরএনএ বেস ব্যবহার করে, যেখানে অন্যান্য প্রজাতির এই ব্যবধান পূরণ করতে অন্তত দ্বিগুণ আরআরএনএ বেসের প্রয়োজন হয়।
এইভাবে, আমরা দেখাতে পারি যে, শক্তিগতভাবে প্রতিকূল ভাঁজের মাধ্যমে, পরজীবী মাইক্রোস্পোরিডিয়া জীবনের তিনটি ডোমেনের প্রজাতি জুড়ে ব্যাপকভাবে সংরক্ষিত থাকা আরআরএনএ (rRNA) খণ্ডগুলোকেও সংকুচিত করার একটি কৌশল তৈরি করেছে। দৃশ্যত, আরআরএনএ হেলিক্সকে ছোট পলি-ইউ লিঙ্কারে রূপান্তরিত করে এমন মিউটেশন সঞ্চয় করার মাধ্যমে, ই. কুনিকুলি দূরবর্তী আরআরএনএ খণ্ডগুলোর সংযোগের জন্য যথাসম্ভব কম নিউক্লিওটাইডযুক্ত অস্বাভাবিক আরআরএনএ খণ্ড তৈরি করতে পারে। এটি ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করে যে কীভাবে মাইক্রোস্পোরিডিয়া তাদের কাঠামোগত এবং কার্যকরী অখণ্ডতা না হারিয়ে তাদের মৌলিক আণবিক কাঠামোতে একটি নাটকীয় হ্রাস অর্জন করেছে।
ই. কুনিকিউলি আরআরএনএ-এর আরেকটি অস্বাভাবিক বৈশিষ্ট্য হলো পুরুত্ববিহীন আরআরএনএ-এর উপস্থিতি (চিত্র ৪)। বাল্জ হলো বেস পেয়ারবিহীন নিউক্লিওটাইড যা আরএনএ হেলিক্সের ভিতরে লুকিয়ে না থেকে এর থেকে পেঁচিয়ে বেরিয়ে আসে। বেশিরভাগ আরআরএনএ প্রোট্রুশন আণবিক আঠার মতো কাজ করে, যা সংলগ্ন রাইবোসোমাল প্রোটিন বা অন্যান্য আরআরএনএ খণ্ডকে সংযুক্ত করতে সাহায্য করে। কিছু বাল্জ কব্জার মতো কাজ করে, যা আরআরএনএ হেলিক্সকে কার্যকরী প্রোটিন সংশ্লেষণের জন্য সর্বোত্তমভাবে বাঁকতে এবং ভাঁজ হতে সাহায্য করে ৪১।
a একটি rRNA প্রোট্রুশন (S. cerevisiae সংখ্যায়ন অনুসারে) E. cuniculi রাইবোসোমের গঠনে অনুপস্থিত, কিন্তু অন্যান্য বেশিরভাগ ইউক্যারিওটে উপস্থিত b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens, এবং E. cuniculi অভ্যন্তরীণ রাইবোসোম। পরজীবীদের মধ্যে অনেক প্রাচীন, অত্যন্ত সংরক্ষিত rRNA বাল্জের অভাব রয়েছে। এই পুরু অংশগুলো রাইবোসোমের গঠনকে স্থিতিশীল করে; অতএব, মাইক্রোস্পোরিডিয়াতে এদের অনুপস্থিতি মাইক্রোস্পোরিডিয়া পরজীবীদের মধ্যে rRNA ভাঁজের স্থিতিশীলতা হ্রাসের ইঙ্গিত দেয়। P স্টেমের (ব্যাকটেরিয়ার L7/L12 স্টেম) সাথে তুলনা করলে দেখা যায় যে, rRNA বাম্পের বিলুপ্তি কখনও কখনও বিলুপ্ত বাম্পের পাশে নতুন বাম্পের আবির্ভাবের সাথে মিলে যায়। 23S/28S rRNA-এর H42 হেলিক্সে একটি প্রাচীন বাল্জ (Saccharomyces cerevisiae-তে U1206) রয়েছে, যা জীবনের তিনটি ডোমেইনে এর সুরক্ষার কারণে কমপক্ষে ৩.৫ বিলিয়ন বছর পুরানো বলে অনুমান করা হয়। মাইক্রোস্পোরিডিয়াতে এই স্ফীতিটি বিলুপ্ত হয়ে যায়। তবে, বিলুপ্ত স্ফীতিটির পাশে একটি নতুন স্ফীতি দেখা দেয় (E. cuniculi-তে A1306)।
আশ্চর্যজনকভাবে, আমরা দেখতে পাই যে E. cuniculi রাইবোসোমে অন্যান্য প্রজাতিতে প্রাপ্ত বেশিরভাগ rRNA বাল্জ অনুপস্থিত, যার মধ্যে অন্যান্য ইউক্যারিওটে সংরক্ষিত ৩০টিরও বেশি বাল্জ অন্তর্ভুক্ত (চিত্র ৪ক)। এই অনুপস্থিতি রাইবোসোমাল সাবইউনিট এবং সংলগ্ন rRNA হেলিক্সের মধ্যে অনেক সংযোগ বিচ্ছিন্ন করে দেয়, যা কখনও কখনও রাইবোসোমের অভ্যন্তরে বড় ফাঁপা শূন্যস্থান তৈরি করে, এবং এর ফলে E. cuniculi রাইবোসোম প্রচলিত রাইবোসোমের তুলনায় অধিক ছিদ্রযুক্ত হয়ে পড়ে (চিত্র ৪খ)। বিশেষভাবে উল্লেখ্য, আমরা দেখতে পাই যে এই বাল্জগুলির বেশিরভাগই পূর্বে চিহ্নিত V. necatrix এবং P. locustae রাইবোসোমের গঠনেও অনুপস্থিত ছিল, যা পূর্ববর্তী গঠনগত বিশ্লেষণ³¹,³²-এ উপেক্ষিত ছিল।
কখনও কখনও rRNA বাল্জের বিলুপ্তির সাথে সাথে বিলুপ্ত বাল্জের পাশে নতুন বাল্জের বিকাশ ঘটে। উদাহরণস্বরূপ, রাইবোসোমাল পি-স্টেমে একটি U1208 বাল্জ (স্যাকারোমাইসিস সেরেভিসিয়া-তে) থাকে যা ই. কোলাই থেকে মানুষ পর্যন্ত টিকে আছে এবং তাই এর বয়স আনুমানিক ৩.৫ বিলিয়ন বছর। প্রোটিন সংশ্লেষণের সময়, এই বাল্জটি পি-স্টেমকে খোলা এবং বন্ধ অবস্থার মধ্যে চলাচল করতে সাহায্য করে, যাতে রাইবোসোম ট্রান্সলেশন ফ্যাক্টর সংগ্রহ করতে এবং সেগুলোকে সক্রিয় স্থানে পৌঁছে দিতে পারে। ই. কুনিকুলি রাইবোসোমে এই পুরুত্ব অনুপস্থিত; তবে, মাত্র তিনটি বেস পেয়ারে অবস্থিত একটি নতুন পুরুত্ব (G883) পি-স্টেমের সর্বোত্তম নমনীয়তা পুনরুদ্ধারে অবদান রাখতে পারে (চিত্র ৪গ)।
স্ফীতিবিহীন আরআরএনএ-এর উপর আমাদের তথ্য থেকে বোঝা যায় যে, আরআরএনএ-এর ক্ষুদ্রাকরণ শুধুমাত্র রাইবোসোমের পৃষ্ঠে আরআরএনএ উপাদানগুলির বিলুপ্তির মধ্যেই সীমাবদ্ধ নয়, বরং এটি রাইবোসোমের নিউক্লিয়াসকেও প্রভাবিত করতে পারে, যা একটি পরজীবী-নির্দিষ্ট আণবিক ত্রুটি তৈরি করে, যা মুক্তজীবী কোষে বর্ণিত হয়নি।
ক্যানোনিকাল রাইবোসোমাল প্রোটিন এবং আরআরএনএ মডেলিং করার পর, আমরা দেখতে পাই যে প্রচলিত রাইবোসোমাল উপাদানগুলো ক্রায়ো-ইএম চিত্রের তিনটি অংশকে ব্যাখ্যা করতে পারে না। এই খণ্ডাংশগুলোর মধ্যে দুটি আকারে ছোট অণু (চিত্র ৫, পরিপূরক চিত্র ৮)। প্রথম অংশটি রাইবোসোমাল প্রোটিন uL15 এবং eL18-এর মাঝে এমন একটি অবস্থানে স্যান্ডউইচ করা থাকে, যেখানে সাধারণত eL18-এর সি-টার্মিনাস থাকে, যা E. cuniculi-তে ছোট হয়ে গেছে। যদিও আমরা এই অণুটির পরিচয় নির্ধারণ করতে পারিনি, তবে এই ডেনসিটি আইল্যান্ডের আকার এবং আকৃতি স্পারমিডিন অণুর উপস্থিতি দ্বারা ভালোভাবে ব্যাখ্যা করা যায়। রাইবোসোমের সাথে এর বন্ধন uL15 প্রোটিনের মাইক্রোস্পোরিডিয়া-নির্দিষ্ট মিউটেশন (Asp51 এবং Arg56) দ্বারা স্থিতিশীল হয়, যা এই ছোট অণুটির প্রতি রাইবোসোমের আকর্ষণ বাড়িয়ে দেয় বলে মনে হয়, কারণ এগুলো uL15-কে ছোট অণুটিকে একটি রাইবোসোমাল কাঠামোতে মুড়ে ফেলতে সাহায্য করে। (পরিপূরক চিত্র ২)। ৮, অতিরিক্ত ডেটা ১, ২)।
ক্রায়ো-ইএম ইমেজিং ই. কুনিকুলি রাইবোসোমের সাথে আবদ্ধ রাইবোজের বাইরে নিউক্লিওটাইডের উপস্থিতি দেখাচ্ছে। ই. কুনিকুলি রাইবোসোমে, এই নিউক্লিওটাইডটি বেশিরভাগ অন্যান্য ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমে 25S rRNA A3186 নিউক্লিওটাইডের (স্যাকারোমাইসিস সেরেভিসিয়া সংখ্যায়ন অনুসারে) মতো একই স্থান দখল করে। খ. ই. কুনিকুলির রাইবোসোমাল কাঠামোতে, এই নিউক্লিওটাইডটি রাইবোসোমাল প্রোটিন uL9 এবং eL20-এর মধ্যে অবস্থিত, যার ফলে এটি দুটি প্রোটিনের মধ্যে সংযোগকে স্থিতিশীল করে। গ. মাইক্রোস্পোরিডিয়া প্রজাতিগুলোর মধ্যে eL20 সিকোয়েন্স সংরক্ষণ বিশ্লেষণ। মাইক্রোস্পোরিডিয়া প্রজাতিগুলোর ফাইলোজেনেটিক ট্রি (গ) এবং eL20 প্রোটিনের মাল্টিপল সিকোয়েন্স অ্যালাইনমেন্ট (ঘ) দেখায় যে নিউক্লিওটাইড-বাইন্ডিং রেসিডিউ F170 এবং K172 বেশিরভাগ সাধারণ মাইক্রোস্পোরিডিয়াতে সংরক্ষিত, ব্যতিক্রম শুধু এস. লোফাই, এবং প্রাথমিক শাখাভুক্ত মাইক্রোস্পোরিডিয়া, যা ES39L rRNA এক্সটেনশনটি ধরে রেখেছে। এই চিত্রটি দেখায় যে নিউক্লিওটাইড-বাইন্ডিং রেসিডিউ F170 এবং K172 শুধুমাত্র অত্যন্ত হ্রাসপ্রাপ্ত মাইক্রোস্পোরিডিয়া জিনোমের eL20-তে উপস্থিত, কিন্তু অন্যান্য ইউক্যারিওটে নয়। সামগ্রিকভাবে, এই তথ্যগুলো ইঙ্গিত দেয় যে মাইক্রোস্পোরিডিয়ান রাইবোসোম একটি নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং সাইট তৈরি করেছে যা AMP অণুগুলোকে আবদ্ধ করে এবং রাইবোসোমাল কাঠামোতে প্রোটিন-প্রোটিন মিথস্ক্রিয়াকে স্থিতিশীল করতে সেগুলোকে ব্যবহার করে। মাইক্রোস্পোরিডিয়াতে এই বাইন্ডিং সাইটের উচ্চ সংরক্ষণশীলতা এবং অন্যান্য ইউক্যারিওটে এর অনুপস্থিতি ইঙ্গিত দেয় যে এই সাইটটি মাইক্রোস্পোরিডিয়ার জন্য একটি নির্বাচনী টিকে থাকার সুবিধা প্রদান করতে পারে। সুতরাং, মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোমের নিউক্লিওটাইড-বাইন্ডিং পকেটটি পূর্বে বর্ণিত rRNA অবক্ষয়ের একটি অবক্ষয়িত বৈশিষ্ট্য বা শেষ রূপ বলে মনে হয় না, বরং এটি একটি দরকারী বিবর্তনীয় উদ্ভাবন যা মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোমকে ছোট অণুগুলোকে সরাসরি আবদ্ধ করতে এবং সেগুলোকে রাইবোসোমের আণবিক নির্মাণ একক হিসাবে ব্যবহার করতে সক্ষম করে। এই আবিষ্কার মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোমকে একমাত্র পরিচিত রাইবোসোমে পরিণত করেছে যা তার কাঠামোগত নির্মাণ একক হিসাবে একটি একক নিউক্লিওটাইড ব্যবহার করে। f নিউক্লিওটাইড বন্ধন থেকে উদ্ভূত একটি কাল্পনিক বিবর্তনীয় পথ।
দ্বিতীয় নিম্ন আণবিক ওজনের ঘনত্বটি রাইবোসোমাল প্রোটিন uL9 এবং eL30-এর সংযোগস্থলে অবস্থিত (চিত্র 5a)। এই সংযোগস্থলটি পূর্বে Saccharomyces cerevisiae রাইবোসোমের গঠনে rRNA A3186 (ES39L rRNA এক্সটেনশনের অংশ)-এর 25S নিউক্লিওটাইডের জন্য একটি বাইন্ডিং সাইট হিসাবে বর্ণিত হয়েছিল। এটি দেখানো হয়েছে যে অবক্ষয়িত P. locustae ES39L রাইবোসোমে, এই সংযোগস্থলটি একটি অজানা একক নিউক্লিওটাইডকে আবদ্ধ করে, এবং এটি অনুমান করা হয় যে এই নিউক্লিওটাইডটি rRNA-এর একটি হ্রাসপ্রাপ্ত চূড়ান্ত রূপ, যেখানে rRNA-এর দৈর্ঘ্য প্রায় 130-230 বেস। ES39L একটি একক নিউক্লিওটাইডে হ্রাস পায়। আমাদের ক্রায়ো-ইএম চিত্রগুলি এই ধারণাকে সমর্থন করে যে ঘনত্বটি নিউক্লিওটাইড দ্বারা ব্যাখ্যা করা যেতে পারে। যাইহোক, আমাদের গঠনের উচ্চতর রেজোলিউশন দেখিয়েছে যে এই নিউক্লিওটাইডটি একটি এক্সট্রারাইবোসোমাল অণু, সম্ভবত AMP (চিত্র 5a, b)।
এরপর আমরা জানতে চেয়েছিলাম যে নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং সাইটটি E. cuniculi রাইবোসোমে আবির্ভূত হয়েছে কিনা অথবা এটি আগে থেকেই বিদ্যমান ছিল কিনা। যেহেতু eL30 রাইবোসোমাল প্রোটিনে নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং প্রধানত Phe170 এবং Lys172 রেসিডিউ দ্বারা মধ্যস্থতা করা হয়, তাই আমরা ৪৩৯৬টি প্রতিনিধিত্বমূলক ইউক্যারিওটে এই রেসিডিউগুলির সংরক্ষণশীলতা মূল্যায়ন করেছি। উপরে uL15-এর ক্ষেত্রে যেমনটি দেখা গেছে, আমরা দেখেছি যে Phe170 এবং Lys172 রেসিডিউগুলি শুধুমাত্র সাধারণ মাইক্রোস্পোরিডিয়াতে অত্যন্ত সংরক্ষিত, কিন্তু অন্যান্য ইউক্যারিওটে অনুপস্থিত, যার মধ্যে রয়েছে অস্বাভাবিক মাইক্রোস্পোরিডিয়া, মাইটোস্পোরিডিয়াম এবং অ্যাম্ফিয়াম্বলিস, যেখানে ES39L rRNA খণ্ডটি হ্রাস পায় না 44, 45, 46 (চিত্র 5c-e)।
সামগ্রিকভাবে, এই তথ্যগুলো এই ধারণাকে সমর্থন করে যে, ই. কুনিকুলি এবং সম্ভবত অন্যান্য প্রমিত মাইক্রোস্পোরিডিয়া, আরআরএনএ (rRNA) ও প্রোটিনের মাত্রা হ্রাসের ক্ষতিপূরণের জন্য রাইবোসোমের গঠনে বিপুল সংখ্যক ক্ষুদ্র মেটাবোলাইট দক্ষতার সাথে আবদ্ধ করার ক্ষমতা অর্জন করেছে। এই প্রক্রিয়ায়, তারা রাইবোসোমের বাইরে নিউক্লিওটাইড আবদ্ধ করার এক অনন্য ক্ষমতা তৈরি করেছে, যা প্রমাণ করে যে পরজীবী আণবিক গঠনগুলো প্রচুর পরিমাণে থাকা ক্ষুদ্র মেটাবোলাইটকে আবদ্ধ করে এবং সেগুলোকে ক্ষয়প্রাপ্ত আরএনএ (RNA) ও প্রোটিন খণ্ডের গাঠনিক অনুকরণকারী হিসেবে ব্যবহার করে ক্ষতিপূরণ করে থাকে।
আমাদের ক্রায়ো-ইএম ম্যাপের তৃতীয় অসিমুলেটেড অংশটি বৃহৎ রাইবোসোমাল সাবইউনিটে পাওয়া গেছে। আমাদের ম্যাপের তুলনামূলকভাবে উচ্চ রেজোলিউশন (২.৬ Å) থেকে বোঝা যায় যে এই ডেনসিটিটি বৃহৎ সাইড চেইন রেসিডিউগুলোর অনন্য সমন্বয়যুক্ত প্রোটিনের অন্তর্গত, যা আমাদের এই ডেনসিটিটিকে পূর্বে অজানা একটি রাইবোসোমাল প্রোটিন হিসেবে শনাক্ত করতে সাহায্য করেছে। আমরা এর নামকরণ করেছি msL2 (মাইক্রোস্পোরিডিয়া-নির্দিষ্ট প্রোটিন L2) (পদ্ধতি, চিত্র ৬)। আমাদের হোমোলজি অনুসন্ধানে দেখা গেছে যে msL2 এনসেফালিটার এবং ওরোস্পোরিডিয়াম গণের মাইক্রোস্পোরিডিয়া ক্লেডে সংরক্ষিত, কিন্তু অন্যান্য মাইক্রোস্পোরিডিয়াসহ অন্য প্রজাতিতে এটি অনুপস্থিত। রাইবোসোমাল কাঠামোতে, msL2 বর্ধিত ES31L rRNA-এর অনুপস্থিতিতে সৃষ্ট একটি শূন্যস্থান পূরণ করে। এই শূন্যস্থানে, msL2 rRNA-এর ভাঁজকে স্থিতিশীল করতে সাহায্য করে এবং ES31L-এর অনুপস্থিতি পূরণ করতে পারে (চিত্র ৬)।
ক) ই. কুনিকুলি রাইবোসোমে প্রাপ্ত মাইক্রোস্পোরিডিয়া-নির্দিষ্ট রাইবোসোমাল প্রোটিন msL2-এর ইলেকট্রন ঘনত্ব এবং মডেল। খ) স্যাকারোমাইসিস সেরেভিসিয়ার ৮০এস রাইবোসোম সহ বেশিরভাগ ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমে ES19L আরআরএনএ পরিবর্ধন থাকে, যা অধিকাংশ মাইক্রোস্পোরিডিয়ান প্রজাতিতে বিলুপ্ত। ভি. নেকাট্রিক্স মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোমের পূর্বে প্রতিষ্ঠিত গঠন থেকে বোঝা যায় যে, এই পরজীবীগুলিতে ES19L-এর বিলুপ্তি নতুন msL1 রাইবোসোমাল প্রোটিনের বিবর্তনের মাধ্যমে পূরণ করা হয়েছে। এই গবেষণায় আমরা দেখেছি যে, ই. কুনিকুলি রাইবোসোমও ES19L-এর বিলুপ্তির আপাত ক্ষতিপূরণ হিসেবে একটি অতিরিক্ত রাইবোসোমাল আরএনএ অনুকারক প্রোটিন তৈরি করেছে। তবে, msL2 (বর্তমানে কাল্পনিক ECU06_1135 প্রোটিন হিসেবে চিহ্নিত) এবং msL1-এর গঠনগত ও বিবর্তনগত উৎস ভিন্ন। বিবর্তনগতভাবে সম্পর্কহীন msL1 এবং msL2 রাইবোসোমাল প্রোটিনের উৎপত্তির এই আবিষ্কার থেকে বোঝা যায় যে, যদি রাইবোসোমগুলো তাদের rRNA-তে ক্ষতিকর মিউটেশন জমা করে, তবে তারা এমনকি ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত প্রজাতির একটি ছোট উপসেটের মধ্যেও অভূতপূর্ব মাত্রার গঠনগত বৈচিত্র্য অর্জন করতে পারে। এই আবিষ্কারটি মাইটোকন্ড্রিয়াল রাইবোসোমের উৎপত্তি ও বিবর্তন স্পষ্ট করতে সাহায্য করতে পারে, যা তার অত্যন্ত হ্রাসপ্রাপ্ত rRNA এবং বিভিন্ন প্রজাতির মধ্যে প্রোটিন গঠনে অস্বাভাবিক পরিবর্তনশীলতার জন্য পরিচিত।
এরপর আমরা msL2 প্রোটিনটিকে পূর্বে বর্ণিত msL1 প্রোটিনের সাথে তুলনা করি, যা V. necatrix রাইবোসোমে প্রাপ্ত একমাত্র পরিচিত মাইক্রোস্পোরিডিয়া-নির্দিষ্ট রাইবোসোমাল প্রোটিন। আমরা পরীক্ষা করে দেখতে চেয়েছিলাম যে msL1 এবং msL2 বিবর্তনগতভাবে সম্পর্কিত কিনা। আমাদের বিশ্লেষণে দেখা গেছে যে msL1 এবং msL2 রাইবোসোমাল কাঠামোর একই গহ্বরে অবস্থান করে, কিন্তু তাদের প্রাথমিক এবং তৃতীয় স্তরের কাঠামো ভিন্ন, যা তাদের স্বাধীন বিবর্তনীয় উৎপত্তির ইঙ্গিত দেয় (চিত্র ৬)। সুতরাং, আমাদের msL2 আবিষ্কার এই প্রমাণ দেয় যে, কম্প্যাক্ট ইউক্যারিওটিক প্রজাতির গোষ্ঠীগুলো rRNA খণ্ডাংশের ক্ষতি পূরণের জন্য স্বাধীনভাবে কাঠামোগতভাবে স্বতন্ত্র রাইবোসোমাল প্রোটিন বিকশিত করতে পারে। এই আবিষ্কারটি উল্লেখযোগ্য কারণ বেশিরভাগ সাইটোপ্লাজমিক ইউক্যারিওটিক রাইবোসোমে একটি অপরিবর্তনীয় প্রোটিন থাকে, যার মধ্যে ৮১টি রাইবোসোমাল প্রোটিনের একই পরিবার অন্তর্ভুক্ত। বর্ধিত rRNA খণ্ডাংশের বিলুপ্তির প্রতিক্রিয়ায় মাইক্রোস্পোরিডিয়ার বিভিন্ন ক্লেডে msL1 এবং msL2-এর উপস্থিতি থেকে বোঝা যায় যে, পরজীবীর আণবিক কাঠামোর অবক্ষয় পরজীবীদের ক্ষতিপূরণমূলক মিউটেশনের সন্ধান করতে প্ররোচিত করে, যা অবশেষে বিভিন্ন পরজীবী জনগোষ্ঠীতে তাদের কাঠামো অর্জনের দিকে পরিচালিত করতে পারে।
অবশেষে, আমাদের মডেলটি সম্পূর্ণ হলে, আমরা E. cuniculi রাইবোসোমের গঠনকে জিনোম সিকোয়েন্স থেকে পূর্বাভাসিত গঠনের সাথে তুলনা করেছি। eL14, eL38, eL41, এবং eS30 সহ বেশ কয়েকটি রাইবোসোমাল প্রোটিনকে পূর্বে E. cuniculi জিনোম থেকে অনুপস্থিত বলে মনে করা হতো, কারণ E. cuniculi জিনোমে তাদের হোমোলোগের আপাত অনুপস্থিতি ছিল। অন্যান্য বেশিরভাগ অত্যন্ত হ্রাসপ্রাপ্ত অন্তঃকোষীয় পরজীবী এবং এন্ডোসিম্বায়েন্টেও অনেক রাইবোসোমাল প্রোটিনের বিলুপ্তি পূর্বাভাসিত হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, যদিও বেশিরভাগ মুক্তজীবী ব্যাকটেরিয়ায় ৫৪টি রাইবোসোমাল প্রোটিনের একই পরিবার থাকে, পোষক-সীমাবদ্ধ ব্যাকটেরিয়ার প্রতিটি বিশ্লেষিত জিনোমে এই প্রোটিন পরিবারগুলির মধ্যে মাত্র ১১টির শনাক্তযোগ্য হোমোলোগ রয়েছে। এই ধারণার সমর্থনে, V. necatrix এবং P. locustae মাইক্রোস্পোরিডিয়ায় রাইবোসোমাল প্রোটিনের বিলুপ্তি পরীক্ষামূলকভাবে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে, যেগুলিতে eL38 এবং eL4131,32 প্রোটিন অনুপস্থিত।
তবে, আমাদের গঠনগুলো দেখায় যে ই. কুনিকুলি রাইবোসোমে শুধুমাত্র eL38, eL41, এবং eS30 প্রকৃতপক্ষে বিলুপ্ত হয়ে যায়। eL14 প্রোটিনটি সংরক্ষিত ছিল এবং আমাদের গঠনটি দেখিয়েছে কেন এই প্রোটিনটি হোমোলজি অনুসন্ধানে খুঁজে পাওয়া যায়নি (চিত্র ৭)। ই. কুনিকুলি রাইবোসোমে, rRNA-দ্বারা বিবর্ধিত ES39L-এর অবক্ষয়ের কারণে eL14 বাইন্ডিং সাইটের বেশিরভাগ অংশ বিলুপ্ত হয়ে যায়। ES39L-এর অনুপস্থিতিতে, eL14 তার সেকেন্ডারি গঠনের বেশিরভাগ অংশ হারায়, এবং ই. কুনিকুলি ও এস. সেরেভিসিয়া-তে eL14 সিকোয়েন্সের মাত্র ১৮% অভিন্ন ছিল। সিকোয়েন্সের এই দুর্বল সংরক্ষণ উল্লেখযোগ্য, কারণ এমনকি স্যাকারোমাইসিস সেরেভিসিয়া এবং হোমো স্যাপিয়েন্স—যে জীবগুলো ১.৫ বিলিয়ন বছর ব্যবধানে বিবর্তিত হয়েছে—তাদের eL14-এর ৫১%-এরও বেশি রেসিডিউ একই। সংরক্ষণের এই অস্বাভাবিক ক্ষতি ব্যাখ্যা করে কেন E. cuniculi eL14 বর্তমানে eL1427 রাইবোসোমাল প্রোটিন হিসেবে নয়, বরং অনুমিত M970_061160 প্রোটিন হিসেবে টীকাযুক্ত।
এবং মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোম ES39L rRNA এক্সটেনশনটি হারিয়েছে, যা eL14 রাইবোসোমাল প্রোটিন বাইন্ডিং সাইটটিকে আংশিকভাবে বিলুপ্ত করেছে। ES39L-এর অনুপস্থিতিতে, eL14 মাইক্রোস্পোর প্রোটিনের সেকেন্ডারি স্ট্রাকচার নষ্ট হয়ে যায়, যেখানে পূর্বের rRNA-বাইন্ডিং α-হেলিক্সটি একটি ন্যূনতম দৈর্ঘ্যের লুপে পরিণত হয়। একাধিক সিকোয়েন্স অ্যালাইনমেন্ট দেখায় যে eL14 প্রোটিনটি ইউক্যারিওটিক প্রজাতিতে অত্যন্ত সংরক্ষিত (ইস্ট এবং মানুষের হোমোলগের মধ্যে ৫৭% সিকোয়েন্স আইডেন্টিটি), কিন্তু মাইক্রোস্পোরিডিয়াতে এটি দুর্বলভাবে সংরক্ষিত এবং ভিন্নধর্মী (যেখানে eL14 হোমোলগের সাথে ২৪%-এর বেশি রেসিডিউ অভিন্ন নয়)। (S. cerevisiae বা H. sapiens থেকে)। এই দুর্বল সিকোয়েন্স সংরক্ষণ এবং সেকেন্ডারি স্ট্রাকচারের পরিবর্তনশীলতা ব্যাখ্যা করে কেন eL14 হোমোলগটি E. cuniculi-তে কখনও পাওয়া যায়নি এবং কেন এই প্রোটিনটি E. cuniculi-তে বিলুপ্ত হয়ে গেছে বলে মনে করা হয়। এর বিপরীতে, E. cuniculi eL14-কে পূর্বে একটি অনুমিত M970_061160 প্রোটিন হিসেবে চিহ্নিত করা হয়েছিল। এই পর্যবেক্ষণ থেকে বোঝা যায় যে মাইক্রোস্পোরিডিয়া জিনোমের বৈচিত্র্য বর্তমানে অতিমূল্যায়িত: মাইক্রোস্পোরিডিয়াতে বর্তমানে বিলুপ্ত বলে মনে করা কিছু জিন আসলে সংরক্ষিত আছে, যদিও তা অত্যন্ত ভিন্ন রূপে; বরং, কিছু জিন যা কৃমি-নির্দিষ্ট প্রোটিনের জন্য মাইক্রোস্পোরিডিয়া জিন হিসেবে কোড করে বলে মনে করা হয় (যেমন, অনুমিত প্রোটিন M970_061160), সেগুলো আসলে অন্যান্য ইউক্যারিওটে পাওয়া অত্যন্ত বৈচিত্র্যময় প্রোটিনের জন্য কোড করে।
এই আবিষ্কার থেকে বোঝা যায় যে, আরআরএনএ (rRNA) বিকৃতকরণের ফলে সংলগ্ন রাইবোসোমাল প্রোটিনগুলোর সিকোয়েন্স সংরক্ষণে ব্যাপক ঘাটতি দেখা দিতে পারে, যার ফলে হোমোলজি অনুসন্ধানের জন্য এই প্রোটিনগুলো শনাক্ত করা যায় না। সুতরাং, ছোট জিনোমযুক্ত জীবদের ক্ষেত্রে আমরা আণবিক অবক্ষয়ের প্রকৃত মাত্রাকে হয়তো বেশি করে অনুমান করি, কারণ কিছু প্রোটিন যা হারিয়ে গেছে বলে মনে করা হয়, সেগুলো আসলে অত্যন্ত পরিবর্তিত রূপে টিকে থাকে।
জিনোমের চরম সংকোচনের পরিস্থিতিতেও পরজীবীরা কীভাবে তাদের আণবিক যন্ত্রের কার্যকারিতা বজায় রাখতে পারে? আমাদের গবেষণাটি ক্ষুদ্রতম ইউক্যারিওটিক জিনোমগুলোর অন্যতম একটির অধিকারী জীব ই. কুনিকুলির জটিল আণবিক গঠন (রাইবোসোম) বর্ণনা করার মাধ্যমে এই প্রশ্নের উত্তর দেয়।
প্রায় দুই দশক ধরে এটা জানা গেছে যে অণুজীব পরজীবীদের প্রোটিন এবং আরএনএ অণুগুলি প্রায়শই মুক্তজীবী প্রজাতির তাদের সমজাতীয় অণুগুলি থেকে ভিন্ন হয় কারণ তাদের গুণমান নিয়ন্ত্রণ কেন্দ্র নেই, মুক্তজীবী অণুজীবের তুলনায় তাদের আকার ৫০% এ হ্রাস পায়, ইত্যাদি। অনেক দুর্বলকারী মিউটেশন যা তাদের ভাঁজ এবং কার্যকারিতাকে ব্যাহত করে। উদাহরণস্বরূপ, অনেক অন্তঃকোষীয় পরজীবী এবং এন্ডোসিম্বায়ন্ট সহ ছোট জিনোমযুক্ত জীবের রাইবোসোমে মুক্তজীবী প্রজাতির তুলনায় বেশ কয়েকটি রাইবোসোমাল প্রোটিন এবং এক-তৃতীয়াংশ পর্যন্ত আরআরএনএ নিউক্লিওটাইডের অভাব থাকবে বলে আশা করা হয় 27, 29, 30, 49। যাইহোক, পরজীবীর মধ্যে এই অণুগুলি কীভাবে কাজ করে তা মূলত একটি রহস্যই রয়ে গেছে, যা প্রধানত তুলনামূলক জিনোমিক্সের মাধ্যমে অধ্যয়ন করা হয়।
আমাদের গবেষণা দেখায় যে, বৃহৎ অণুর গঠন বিবর্তনের এমন অনেক দিক উন্মোচন করতে পারে যা অন্তঃকোষীয় পরজীবী এবং অন্যান্য পোষক-সীমাবদ্ধ জীবের প্রচলিত তুলনামূলক জিনোমিক গবেষণা থেকে বের করা কঠিন (পরিপূরক চিত্র ৭)। উদাহরণস্বরূপ, eL14 প্রোটিনের উদাহরণটি দেখায় যে আমরা পরজীবী প্রজাতিতে আণবিক যন্ত্রপাতির অবক্ষয়ের প্রকৃত মাত্রাকে অতিমূল্যায়ন করতে পারি। বর্তমানে মনে করা হয় যে এনসেফালাইটিক পরজীবীদের শত শত মাইক্রোস্পোরিডিয়া-নির্দিষ্ট জিন রয়েছে। তবে, আমাদের ফলাফল দেখায় যে এই আপাতদৃষ্টিতে নির্দিষ্ট জিনগুলির মধ্যে কিছু আসলে অন্যান্য ইউক্যারিওটে সাধারণ জিনেরই খুব ভিন্ন রূপভেদ মাত্র। অধিকন্তু, msL2 প্রোটিনের উদাহরণটি দেখায় যে কীভাবে আমরা নতুন রাইবোসোমাল প্রোটিনগুলিকে উপেক্ষা করি এবং পরজীবী আণবিক যন্ত্রের বিষয়বস্তুকে অবমূল্যায়ন করি। ক্ষুদ্র অণুর উদাহরণটি দেখায় যে কীভাবে আমরা পরজীবী আণবিক কাঠামোর সবচেয়ে উদ্ভাবনী কৌশলগুলিকে উপেক্ষা করতে পারি, যা তাদের নতুন জৈবিক ক্রিয়াকলাপ প্রদান করতে পারে।
সামগ্রিকভাবে, এই ফলাফলগুলো পোষক-সীমাবদ্ধ জীব এবং মুক্তজীবী জীবের আণবিক কাঠামোর মধ্যেকার পার্থক্য সম্পর্কে আমাদের বোঝাপড়াকে উন্নত করে। আমরা দেখাই যে, আণবিক যন্ত্রগুলো—যেগুলোকে দীর্ঘদিন ধরে হ্রাসপ্রাপ্ত, অবক্ষয়িত এবং বিভিন্ন দুর্বলকারী পরিব্যক্তির অধীন বলে মনে করা হতো—সেগুলোর পরিবর্তে একগুচ্ছ পদ্ধতিগতভাবে উপেক্ষিত অস্বাভাবিক গাঠনিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে।
অন্যদিকে, E. cuniculi-র রাইবোসোমে আমরা যে অ-স্থূল rRNA খণ্ডাংশ এবং সংযুক্ত খণ্ডাংশগুলো পেয়েছি, তা থেকে বোঝা যায় যে, জিনোম হ্রাস মৌলিক আণবিক যন্ত্রপাতির সেই অংশগুলোকেও পরিবর্তন করতে পারে, যা প্রায় ৩.৫ বিলিয়ন বছরের প্রজাতির স্বাধীন বিবর্তনের পরেও জীবনের তিনটি ডোমেইনে সংরক্ষিত রয়েছে।
এন্ডোসিম্বায়োটিক ব্যাকটেরিয়ার আরএনএ অণুর উপর পূর্ববর্তী গবেষণার আলোকে, ই. কুনিকুলি রাইবোসোমের বাল্জ-মুক্ত এবং সংযুক্ত আরআরএনএ খণ্ডাংশগুলো বিশেষভাবে আগ্রহের বিষয়। উদাহরণস্বরূপ, এফিড এন্ডোসিম্বায়ন্ট বুচনেরা এফিডিকোলা-তে, আরআরএনএ এবং টিআরএনএ অণুগুলোর তাপমাত্রা-সংবেদনশীল গঠন রয়েছে বলে দেখা গেছে, যার কারণ হলো A+T গঠনের পক্ষপাতিত্ব এবং অ-প্রচলিত বেস জোড়ের উচ্চ অনুপাত²⁰,⁵⁰। আরএনএ-এর এই পরিবর্তনগুলো, সেইসাথে প্রোটিন অণুর পরিবর্তনগুলোকেও, এখন এন্ডোসিম্বায়ন্টদের সঙ্গীদের উপর অতিরিক্ত নির্ভরশীলতা এবং তাপ স্থানান্তরে অক্ষমতার জন্য দায়ী বলে মনে করা হয়²¹,²³। যদিও পরজীবী মাইক্রোস্পোরিডিয়ার আরআরএনএ-তে গঠনগতভাবে স্বতন্ত্র পরিবর্তন দেখা যায়, এই পরিবর্তনগুলোর প্রকৃতি থেকে বোঝা যায় যে, হ্রাসপ্রাপ্ত জিনোমযুক্ত জীবদের আরএনএ অণুতে হ্রাসপ্রাপ্ত তাপীয় স্থিতিশীলতা এবং চ্যাপেরোন প্রোটিনের উপর অধিক নির্ভরশীলতা সাধারণ বৈশিষ্ট্য হতে পারে।
অন্যদিকে, আমাদের গঠনগুলো দেখায় যে পরজীবী মাইক্রোস্পোরিডিয়া ব্যাপকভাবে সংরক্ষিত আরআরএনএ (rRNA) এবং প্রোটিন খণ্ডাংশ প্রতিরোধ করার জন্য একটি অনন্য ক্ষমতা অর্জন করেছে। এরা অবক্ষয়িত আরআরএনএ এবং প্রোটিন খণ্ডাংশের গাঠনিক অনুকরণকারী হিসেবে প্রচুর পরিমাণে এবং সহজলভ্য ক্ষুদ্র মেটাবোলাইট ব্যবহার করার ক্ষমতা তৈরি করেছে। এই মতটি এই সত্য দ্বারা সমর্থিত যে, ই. কুনিকুলি (E. cuniculi)-র আরআরএনএ এবং রাইবোসোমে প্রোটিন খণ্ডাংশের ক্ষতি পূরণকারী ক্ষুদ্র অণুগুলো ইউএল১৫ (uL15) এবং ইএল৩০ (eL30) প্রোটিনের মাইক্রোস্পোরিডিয়া-নির্দিষ্ট অবশিষ্টাংশের সাথে আবদ্ধ হয়। এটি ইঙ্গিত দেয় যে রাইবোসোমের সাথে ক্ষুদ্র অণুর আবদ্ধ হওয়া ইতিবাচক নির্বাচনের একটি ফল হতে পারে, যেখানে রাইবোসোমাল প্রোটিনের মাইক্রোস্পোরিডিয়া-নির্দিষ্ট মিউটেশনগুলো ক্ষুদ্র অণুর প্রতি রাইবোসোমের আকর্ষণ বাড়ানোর ক্ষমতার জন্য নির্বাচিত হয়েছে, যা আরও দক্ষ রাইবোসোমাল জীবের জন্ম দিতে পারে। এই আবিষ্কার অণুজীব পরজীবীর আণবিক গঠনে একটি বুদ্ধিদীপ্ত উদ্ভাবন প্রকাশ করে এবং হ্রাসমূলক বিবর্তন সত্ত্বেও পরজীবীর আণবিক গঠন কীভাবে তাদের কার্যকারিতা বজায় রাখে সে সম্পর্কে আমাদের আরও ভালো ধারণা দেয়।
বর্তমানে, এই ক্ষুদ্র অণুগুলোর শনাক্তকরণ এখনও অস্পষ্ট। মাইক্রোস্পোরিডিয়া প্রজাতিভেদে রাইবোসোমের গঠনে এই ক্ষুদ্র অণুগুলোর উপস্থিতি কেন ভিন্ন হয়, তা স্পষ্ট নয়। বিশেষ করে, এটা স্পষ্ট নয় যে কেন V. necatrix-এর eL20 এবং K172 প্রোটিনে F170 রেসিডিউ থাকা সত্ত্বেও E. cuniculi এবং P. locustae-এর রাইবোসোমে নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং দেখা যায়, কিন্তু V. necatrix-এর রাইবোসোমে দেখা যায় না। এই বিলোপটি রেসিডিউ ৪৩ uL6 (যা নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং পকেটের সংলগ্ন) দ্বারা সৃষ্ট হতে পারে, যা V. necatrix-এ টাইরোসিন কিন্তু E. cuniculi এবং P. locustae-তে থ্রিওনিন নয়। Tyr43-এর বিশাল অ্যারোমেটিক সাইড চেইন স্টেরিক ওভারল্যাপের কারণে নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং-এ বাধা সৃষ্টি করতে পারে। বিকল্পভাবে, এই আপাত নিউক্লিওটাইড বিলোপ ক্রায়ো-ইএম ইমেজিং-এর নিম্ন রেজোলিউশনের কারণেও হতে পারে, যা V. necatrix-এর রাইবোসোমাল খণ্ডাংশের মডেলিং-এ বাধা সৃষ্টি করে।
অন্যদিকে, আমাদের গবেষণা ইঙ্গিত দেয় যে জিনোম ক্ষয়ের প্রক্রিয়াটি একটি উদ্ভাবনী শক্তি হতে পারে। বিশেষ করে, ই. কুনিকুলি রাইবোসোমের গঠন থেকে বোঝা যায় যে মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোমে আরআরএনএ (rRNA) এবং প্রোটিন খণ্ডাংশের বিলুপ্তি এমন এক বিবর্তনীয় চাপ সৃষ্টি করে যা রাইবোসোমের গঠনে পরিবর্তনকে উৎসাহিত করে। এই রূপভেদগুলো রাইবোসোমের সক্রিয় স্থান থেকে অনেক দূরে ঘটে এবং মনে হয় এগুলো রাইবোসোমের সর্বোত্তম সমাবেশ বজায় রাখতে (বা পুনরুদ্ধার করতে) সাহায্য করে, যা অন্যথায় আরআরএনএ কমে যাওয়ার কারণে ব্যাহত হতো। এটি ইঙ্গিত দেয় যে মাইক্রোস্পোরিডিয়া রাইবোসোমের একটি প্রধান উদ্ভাবন জিন ড্রিফটকে প্রতিহত করার প্রয়োজনীয়তায় রূপান্তরিত হয়েছে।
সম্ভবত নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং-এর মাধ্যমে এটি সবচেয়ে ভালোভাবে ব্যাখ্যা করা যায়, যা এখন পর্যন্ত অন্য কোনো জীবে দেখা যায়নি। সাধারণ মাইক্রোস্পোরিডিয়াতে নিউক্লিওটাইড-বাইন্ডিং রেসিডিউ উপস্থিত থাকলেও অন্যান্য ইউক্যারিওটে তা না থাকার বিষয়টি থেকে বোঝা যায় যে, নিউক্লিওটাইড-বাইন্ডিং সাইটগুলো কেবল বিলুপ্তির অপেক্ষায় থাকা কোনো অবশেষ নয়, অথবা rRNA-কে স্বতন্ত্র নিউক্লিওটাইডের রূপে পুনরুদ্ধার করার চূড়ান্ত স্থানও নয়। বরং, এই সাইটটিকে একটি দরকারি বৈশিষ্ট্য বলে মনে হয়, যা ইতিবাচক নির্বাচনের বেশ কয়েকটি ধাপের মধ্য দিয়ে বিবর্তিত হয়ে থাকতে পারে। নিউক্লিওটাইড বাইন্ডিং সাইটগুলো প্রাকৃতিক নির্বাচনের একটি উপজাত হতে পারে: একবার ES39L ভেঙে গেলে, মাইক্রোস্পোরিডিয়া ES39L-এর অনুপস্থিতিতে সর্বোত্তম রাইবোসোম বায়োজেনেসিস পুনরুদ্ধার করার জন্য ক্ষতিপূরণের পথ খুঁজতে বাধ্য হয়। যেহেতু এই নিউক্লিওটাইডটি ES39L-এর A3186 নিউক্লিওটাইডের আণবিক সংযোগ অনুকরণ করতে পারে, তাই নিউক্লিওটাইড অণুটি রাইবোসোমের একটি গাঠনিক একক হয়ে ওঠে, যার বাইন্ডিং ক্ষমতা eL30 সিকোয়েন্সের মিউটেশনের মাধ্যমে আরও উন্নত হয়।
অন্তঃকোষীয় পরজীবীদের আণবিক বিবর্তনের ক্ষেত্রে, আমাদের গবেষণা দেখায় যে ডারউইনীয় প্রাকৃতিক নির্বাচন এবং জিনোম ক্ষয়ের জিনগত প্রবাহ—এই শক্তিগুলো সমান্তরালে কাজ করে না, বরং পর্যায়ক্রমে আবর্তিত হয়। প্রথমত, জিনগত প্রবাহ জৈব-অণুর গুরুত্বপূর্ণ বৈশিষ্ট্যগুলোকে বিলুপ্ত করে দেয়, যার ফলে ক্ষতিপূরণের তীব্র প্রয়োজন দেখা দেয়। পরজীবীরা যখন ডারউইনীয় প্রাকৃতিক নির্বাচনের মাধ্যমে এই প্রয়োজনটি পূরণ করে, কেবল তখনই তাদের বৃহৎ অণুগুলো সবচেয়ে চিত্তাকর্ষক ও উদ্ভাবনী বৈশিষ্ট্যগুলো বিকাশের সুযোগ পায়। গুরুত্বপূর্ণভাবে, ই. কুনিকুলি রাইবোসোমে নিউক্লিওটাইড বন্ধন স্থানের বিবর্তন ইঙ্গিত দেয় যে, আণবিক বিবর্তনের এই ক্ষয়-থেকে-লাভের ধারাটি কেবল ক্ষতিকর পরিব্যক্তিগুলোর প্রভাবই প্রশমিত করে না, বরং কখনও কখনও পরজীবী বৃহৎ অণুগুলোকে সম্পূর্ণ নতুন কার্যকারিতাও প্রদান করে।
এই ধারণাটি সেওয়েল রাইটের চলমান ভারসাম্য তত্ত্বের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, যা বলে যে প্রাকৃতিক নির্বাচনের একটি কঠোর ব্যবস্থা জীবের উদ্ভাবনের ক্ষমতাকে সীমিত করে৫১,৫২,৫৩। যাইহোক, যদি জেনেটিক ড্রিফট প্রাকৃতিক নির্বাচনকে ব্যাহত করে, তবে এই ড্রিফটগুলি এমন পরিবর্তন তৈরি করতে পারে যা নিজে থেকে অভিযোজনমূলক নয় (বা এমনকি ক্ষতিকর) কিন্তু আরও পরিবর্তনের দিকে পরিচালিত করে যা উচ্চতর ফিটনেস বা নতুন জৈবিক কার্যকলাপ প্রদান করে। আমাদের কাঠামো এই ধারণাটিকে সমর্থন করে এটি চিত্রিত করার মাধ্যমে যে, একই ধরণের মিউটেশন যা একটি জৈব অণুর ভাঁজ এবং কার্যকারিতা হ্রাস করে, সেটিই এর উন্নতির প্রধান চালিকাশক্তি বলে মনে হয়। উইন-উইন বিবর্তনীয় মডেলের সাথে সঙ্গতি রেখে, আমাদের গবেষণা দেখায় যে জিনোম ক্ষয়, যা ঐতিহ্যগতভাবে একটি অবক্ষয়মূলক প্রক্রিয়া হিসাবে বিবেচিত হয়, সেটিও উদ্ভাবনের একটি প্রধান চালিকাশক্তি, যা কখনও কখনও এবং সম্ভবত প্রায়শই ম্যাক্রোঅণুগুলিকে নতুন পরজীবী কার্যকলাপ অর্জন করতে দেয়।