Go raibh maith agat as cuairt a thabhairt ar Nature.com. Tá tacaíocht theoranta do CSS sa leagan brabhsálaí atá in úsáid agat. Chun an taithí is fearr a fháil, molaimid duit brabhsálaí nuashonraithe a úsáid (nó Mód Comhoiriúnachta a dhíchumasú in Internet Explorer). Idir an dá linn, chun tacaíocht leanúnach a chinntiú, déanfaimid an suíomh a rindreáil gan stíleanna ná JavaScript.
Baineann éabhlóid na seadán miocróbach le frithghníomh idir roghnú nádúrtha, rud a fhágann go bhfeabhsaíonn seadáin, agus drift ghéiniteach, rud a fhágann go gcailleann seadáin géinte agus go gcarnaíonn siad sócháin dhíobhálacha. Anseo, chun tuiscint a fháil ar an gcaoi a dtarlaíonn an frithghníomh seo ar scála macramóilín aonair, déanaimid cur síos ar struchtúr crió-EM ribeasóim Encephalitozoon cuniculi, orgánach eocarótach a bhfuil ceann de na géanóim is lú sa nádúr aige. Tá athruithe struchtúracha gan fasach ag gabháil leis an laghdú mór ar rRNA i ribeasóim E. cuniculi, amhail éabhlóid nascóirí rRNA comhleáite nach raibh ar eolas roimhe seo agus rRNA gan bholg. Ina theannta sin, mhair ribeasóim E. cuniculi cailliúint blúirí agus próitéiní rRNA tríd an gcumas a fhorbairt móilíní beaga a úsáid mar aithrisí struchtúracha ar blúirí agus próitéiní rRNA díghrádaithe. Tríd is tríd, taispeánaimid go bhfuil roinnt meicníochtaí cúitimh ag struchtúir mhóilíneacha a measadh le fada a bheith laghdaithe, meathlaithe, agus faoi réir sócháin lagaitheacha a choinníonn gníomhach iad in ainneoin crapadh móilíneach foircneach.
Ós rud é go bhfuil uirlisí móilíneacha uathúla ag formhór na ngrúpaí paraisítí miocróbacha chun leas a bhaint as a n-óstach, is minic a chaithfimid teiripí éagsúla a fhorbairt do ghrúpaí éagsúla paraisítí1,2. Mar sin féin, tugann fianaise nua le fios go bhfuil roinnt gnéithe d'éabhlóid na paraisítí comhtháite agus intuartha den chuid is mó, rud a léiríonn bunús féideartha le haghaidh idirghabhálacha teiripeacha leathana i bparasítí miocróbach3,4,5,6,7,8,9.
Tá treocht éabhlóideach choitianta i seadáin mhiocróbacha ar a dtugtar laghdú géanóim nó meath géanóim10,11,12,13 aitheanta ag obair roimhe seo. Léiríonn taighde reatha nuair a thugann miocrorgánaigh suas a stíl mhaireachtála shaor agus nuair a éiríonn siad ina seadáin intracellular (nó endosymbionts), go dtéann a ngéanóim faoi mheiteamorfóisí mall ach iontacha thar na milliúin bliain9,11. I bpróiseas ar a dtugtar meath géanóim, carnann seadáin mhiocróbacha sócháin dhíobhálacha a athraíonn go leor géinte a bhí tábhachtach roimhe seo ina bréagghéiní, rud a fhágann cailliúint géine de réir a chéile agus titim sócháin14,15. Is féidir leis an titim seo suas le 95% de na géinte sna horgánaigh intracellular is sine a scrios i gcomparáid le speicis shaor-bheo gaolmhara. Dá bhrí sin, is tarraingt cogaidh idir dhá fhórsa urchomhaireacha é éabhlóid na seadán intracellular: roghnú nádúrtha Darwinian, a fhágann feabhas ar sheadáin, agus titim an ghéanóim, ag caitheamh seadáin i ndearmad. Níl sé soiléir fós conas a d’éirigh leis an seadán teacht amach as an tarraingt cogaidh seo agus gníomhaíocht a struchtúir mhóilíneach a choinneáil.
Cé nach bhfuil meicníocht mheath an ghéanóim tuigthe go hiomlán, is cosúil go dtarlaíonn sé den chuid is mó mar gheall ar an ngluaiseacht ghéiniteach go minic. Ós rud é go maireann paraisítí i ndaonraí beaga, neamhghnéasacha, agus atá teoranta ó thaobh géiniteach de, ní féidir leo deireadh a chur go héifeachtach le sócháin dhíobhálacha a tharlaíonn uaireanta le linn macasamhlú DNA. Mar thoradh air sin, bíonn carnadh dochúlaithe sócháin dhíobhálacha agus laghdú ar ghéanóm an pharasítí. Mar thoradh air sin, ní hamháin go gcaillfidh an paraisít géinte nach bhfuil riachtanach a thuilleadh dá mharthanas sa timpeallacht intraceallal. Is é neamhábaltacht dhaonraí paraisítí deireadh a chur go héifeachtach le sócháin dhíobhálacha sporadacha is cúis le carnadh na sócháin seo ar fud an ghéanóim, lena n-áirítear a ngéinte is tábhachtaí.
Tá cuid mhór dár dtuiscint reatha ar laghdú an ghéanóim bunaithe go hiomlán ar chomparáidí idir seichimh ghéanóim, agus níos lú airde á tabhairt ar athruithe i móilíní iarbhír a dhéanann feidhmeanna tí agus a fheidhmíonn mar spriocanna drugaí féideartha. Léirigh staidéir chomparáideacha go bhfuil an chuma ar an scéal go mbíonn próitéiní agus aigéid núicléasacha réamhshuite chun mífhilleadh agus comhiomlánú mar gheall ar ualach na sócháin mhiocróbacha intracheallacha díobhálacha, rud a fhágann go bhfuil siad níos spleáiche ar chaperones agus níos íogaire don teas19,20,21,22,23. Ina theannta sin, bhí caillteanas comhchosúil d'ionaid rialaithe cáilíochta ag seadáin éagsúla - éabhlóid neamhspleách a bhí scartha uaireanta ag suas le 2.5 billiún bliain - ina sintéis próitéine5,6 agus ina meicníochtaí deisiúcháin DNA24. Mar sin féin, is beag atá ar eolas againn faoi thionchar stíl mhaireachtála intracheallach ar gach airí eile de mhacramóilíní ceallacha, lena n-áirítear oiriúnú móilíneach d'ualach méadaitheach sócháin dhíobhálacha.
Sa saothar seo, chun tuiscint níos fearr a fháil ar éabhlóid próitéiní agus aigéid núicléasacha miocrorgánach intracheallacha, chinn muid struchtúr ribeasóim an pharasít intracheallacha Encephalitozoon cuniculi. Is orgánach cosúil le fungas é E. cuniculi a bhaineann le grúpa micreasporidia seadánacha a bhfuil géanóim eocarótacha neamhghnách beag acu agus dá bhrí sin úsáidtear iad mar mhúnla-orgánaigh chun meath géanóim a staidéar25,26,27,28,29,30. Le déanaí, cinneadh struchtúr ribeasóim crio-EM do ghéanóim measartha laghdaithe de Microsporidia, Paranosema locustae, agus Vairimorpha necatrix31,32 (~3.2 Mb géanóm). Tugann na struchtúir seo le fios go ndéantar cúiteamh ar roinnt caillteanais aimpliú rRNA trí theagmhálacha nua a fhorbairt idir próitéiní ribeasómacha comharsanacha nó trí phróitéiní ribeasómacha msL131,32 nua a fháil. Léiríonn an speiceas Encephalitozoon (géanóm ~2.5 milliún bp), mar aon lena ngaol is gaire Ordospora, an céim deiridh laghdaithe géanóim in eocarótaigh – tá níos lú ná 2000 géin códaithe próitéine acu, agus meastar nach bhfuil a gcuid ribeasóim gan blúirí leathnaithe rRNA amháin (blúirí rRNA a dhéanann idirdhealú idir ribeasóim eocarótacha agus ribeasóim bhaictéaracha) ach go bhfuil ceithre phróitéin ribeasómach acu freisin mar gheall ar a n-easpa homalóg i ngéanóm E. cuniculi26,27,28. Dá bhrí sin, chinn muid gur féidir leis an ribeasóm E. cuniculi straitéisí nach raibh ar eolas roimhe seo a nochtadh maidir le hoiriúnú móilíneach do mheath géanóim.
Is ionann ár struchtúr crió-EM agus an ribeasóm cíteaplasmach eocarótach is lú atá tréithrithe agus tugann sé léargas ar an gcaoi a mbíonn tionchar ag an méid deiridh laghdaithe géanóim ar struchtúr, tionól agus éabhlóid an innealra mhóilíneach atá lárnach don chill. Fuaireamar amach go sáraíonn ribeasóm E. cuniculi go leor de na prionsabail atá caomhnaithe go forleathan maidir le fillte RNA agus tionól ribeasóm, agus d'aimsigh muid próitéin ribeasómach nua, nach raibh ar eolas roimhe. Go leor gan choinne, taispeánaimid gur fhorbair ribeasóim microsporidia an cumas chun móilíní beaga a cheangal, agus déanaimid hipitéis go spreagann giorraithe in rRNA agus próitéiní nuálaíochtaí éabhlóideacha a d'fhéadfadh cáilíochtaí úsáideacha a thabhairt don ribeasóm sa deireadh.
Chun ár dtuiscint ar éabhlóid próitéiní agus aigéid núicléasacha in orgánaigh incheallacha a fheabhsú, shocraíomar spóir E. cuniculi a leithlisiú ó chultúir cealla mamaigh ionfhabhtaithe chun a ribeasóim a íonú agus struchtúr na ribeasóim seo a chinneadh. Tá sé deacair líon mór micreaspóiridia seadánacha a fháil toisc nach féidir micreaspóiridia a shaothrú i meán cothaitheach. Ina áit sin, fásann agus atáirgeann siad taobh istigh den chill óstach amháin. Dá bhrí sin, chun bithmhais E. cuniculi a fháil le haghaidh íonú ribeasóim, d'ionfhabhtaíomar líne cealla duáin mamaigh RK13 le spóir E. cuniculi agus shaothraíomar na cealla ionfhabhtaithe seo ar feadh roinnt seachtainí chun ligean do E. cuniculi fás agus iolrú. Ag baint úsáide as monachiseal cealla ionfhabhtaithe de thart ar leathmhéadar cearnach, bhíomar in ann thart ar 300 mg de spóir Microsporidia a íonú agus iad a úsáid chun ribeasóim a leithlisiú. Ansin, chuireamar na spóir íonaithe as a chéile le coirníní gloine agus leithlisíomar na ribeasóim amha ag baint úsáide as codánú céimneach poileitiléin glycol de na lysates. Lig sé seo dúinn thart ar 300 µg de ribeasóim amha E. cuniculi a fháil le haghaidh anailíse struchtúraí.
Ansin bhailíomar íomhánna crió-EM ag baint úsáide as na samplaí ribeasóim a tháinig as agus phróiseáil muid na híomhánna seo ag baint úsáide as maisc a fhreagraíonn don fho-aonad ribeasómach mór, ceann an fho-aonaid bhig, agus an fho-aonad beag. Le linn an phróisis seo, bhailíomar íomhánna de thart ar 108,000 cáithnín ribeasómach agus ríomhamar íomhánna crió-EM le taifeach de 2.7 Å (Fíoracha Forlíontacha 1-3). Ansin d'úsáideamar íomhánna crió-EM chun rRNA, próitéin ribeasómach, agus fachtóir geimhridh Mdf1 a bhaineann le ribeasóim E. cuniculi a shamhaltú (Fíor 1a, b).
a Struchtúr ribeasóim E. cuniculi i gcoimpléasc leis an bhfachtóir geimhridh Mdf1 (pdb id 7QEP). b Léarscáil den fhachtóir geimhridh Mdf1 a bhaineann leis an ribeasóim E. cuniculi. c Léarscáil struchtúir thánaisteach ina ndéantar comparáid idir rRNA aisghafa i speicis Microsporidian agus struchtúir ribeasómacha aitheanta. Taispeánann na painéil suíomh na mblúirí rRNA aimplithe (ES) agus na suíomhanna gníomhacha ribeasóim, lena n-áirítear an suíomh díchódaithe (DC), an lúb sarcinicin (SRL), agus an t-ionad peptidyl transferase (PTC). d Tugann an dlús leictreon a fhreagraíonn d'ionad peptidyl transferase ribeasóim E. cuniculi le fios go bhfuil an struchtúr céanna ag an suíomh catalaíoch seo sa pharasít E. cuniculi agus a óstaigh, lena n-áirítear H. sapiens. e, f Léiríonn dlús leictreon comhfhreagrach an ionaid dhíchódaithe (e) agus struchtúr scéimeach an ionaid dhíchódaithe (f) go bhfuil iarmhair U1491 ag E. cuniculi in ionad A1491 (uimhriú E. coli) i mórán eocaróit eile. Tugann an t-athrú seo le fios go bhféadfadh E. cuniculi a bheith íogair d’antaibheathaigh a dhíríonn ar an suíomh gníomhach seo.
I gcodarsnacht leis na struchtúir a bunaíodh roimhe seo i gcás ribeosóim V. necatrix agus P. locustae (is ionann an dá struchtúr agus an teaghlach céanna microsporidia Nosematidae agus tá siad an-chosúil lena chéile), téann ribeosóim E. cuniculi trí phróisis iomadúla rRNA agus ilroinnte próitéine 31,32. Dínádúrú breise (Fíoracha Forlíontacha 4-6). I gcás rRNA, i measc na n-athruithe is suntasaí bhí cailliúint iomlán an blúire rRNA 25S aimplithe ES12L agus meath páirteach héilicsí h39, h41, agus H18 (Fíor 1c, Fíor Forlíontach 4). I measc na bpróitéiní ribeosómacha, i measc na n-athruithe is suntasaí bhí cailliúint iomlán an phróitéine eS30 agus giorrú na bpróitéiní eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17, agus eS7 (Fíoracha Forlíontacha 4, 5).
Dá bhrí sin, léirítear an laghdú mór ar ghéanóim speiceas Encephalotozoon/Ordospora ina struchtúr ribeasóim: is i ribeasóim E. cuniculi a bhíonn an caillteanas is drámatúla d'ábhar próitéine i ribeasóim chíteaplasmacha eocarótacha atá faoi réir tréithriú struchtúrach, agus níl na blúirí rRNA agus próitéine sin acu atá caomhnaithe go forleathan ní hamháin in eocarótaigh, ach i dtrí réimse na beatha freisin. Soláthraíonn struchtúr ribeasóim E. cuniculi an chéad mhúnla móilíneach do na hathruithe seo agus nochtann sé imeachtaí éabhlóideacha atá neamhaird déanta orthu ag géanómaíocht chomparáideach agus staidéir ar struchtúr bithmhóilíneach intraceallach araon (Fíor Fhorlíontach 7). Thíos, déanaimid cur síos ar gach ceann de na himeachtaí seo mar aon lena mbunús éabhlóideach dóchúil agus a dtionchar féideartha ar fheidhm ribeasóim.
Ansin, fuarthas amach go bhfuil athruithe móra rRNA ag ribeasóim E. cuniculi ag ceann dá láithreáin ghníomhacha, chomh maith le giorraithe móra rRNA. Cé go bhfuil an struchtúr céanna ag ionad an peptidyl transferase den ribeasóm E. cuniculi agus atá ag ribeasóim eocarótacha eile (Fíor 1d), tá an t-ionad díchódaithe difriúil mar gheall ar athrú seicheamh ag núicléatíde 1491 (uimhriú E. coli, Fíor 1e, f). Tá an bhreathnóireacht seo tábhachtach toisc go mbíonn iarmhair G1408 agus A1491 de ghnáth i láthair díchódaithe ribeasóim eocarótacha i gcomparáid le hiarmhair de chineál baictéarach A1408 agus G1491. Is é an t-athrú seo atá mar bhunús leis an íogaireacht dhifriúil atá ag ribeasóim baictéaracha agus eocarótacha don teaghlach aimíniglicóisíde d'antaibheathaigh ribeasómacha agus móilíní beaga eile a dhíríonn ar an láithreán díchódaithe. Ag suíomh díchódaithe ribeasóim E. cuniculi, cuireadh U1491 in ionad iarmhair A1491, rud a d'fhéadfadh comhéadan ceangailteach uathúil a chruthú do mhóilíní beaga a dhíríonn ar an láithreán gníomhach seo. Tá an athraitheach céanna A14901 i láthair i micreaspóiridia eile amhail P. locustae agus V. necatrix freisin, rud a thugann le fios go bhfuil sé forleathan i measc speiceas micreaspóiridia (Fíor 1f).
Ós rud é gur leithlisíodh ár samplaí ribeasóim E. cuniculi ó spóir neamhghníomhacha ó thaobh meitibileachta de, rinneamar tástáil ar léarscáil crió-EM E. cuniculi le haghaidh ceangal ribeasóim a thuairiscíodh roimhe seo faoi strus nó faoi dhálaí ocrais. Fachtóirí geimhridh 31,32,36,37, 38. Mheaitseáil muid struchtúr an ribeasóim geimhridh a bunaíodh roimhe seo leis an léarscáil crió-EM de ribeasóim E. cuniculi. Chun dugaireacht a dhéanamh, úsáideadh ribeasóim S. cerevisiae i gcoimpléasc le fachtóir geimhridh Stm138, ribeasóim locust i gcoimpléasc le fachtóir Lso232, agus ribeasóim V. necatrix i gcoimpléasc le fachtóirí Mdf1 agus Mdf231. Ag an am céanna, fuaireamar an dlús crió-EM a fhreagraíonn don fhachtóir scíthe Mdf1. Cosúil le Mdf1 ag ceangal leis an ribeasóm V. necatrix, ceanglaíonn Mdf1 leis an ribeasóm E. cuniculi freisin, áit a mblocálann sé suíomh E an ribeasóim, rud a chabhraíonn b'fhéidir le ribeasóim a dhéanamh ar fáil nuair a bhíonn spóir an pharasíte neamhghníomhach go meitibileach nuair a dhéantar an corp a dhíghníomhachtú (Fíor 2).
Cuireann Mdf1 bac ar shuíomh E an ribeasóim, rud a chuidíonn leis an ribeasóm a dhíghníomhachtú nuair a bhíonn spóir an pharasíte neamhghníomhach go meitibileach. I struchtúr ribeasóim E. cuniculi, fuarthas amach go bhfoirmíonn Mdf1 teagmháil nach raibh ar eolas roimhe seo le gas ribeasóim L1, an chuid den ribeasóm a éascaíonn scaoileadh tRNA dí-aicéitilithe ón ribeasóm le linn sintéis próitéine. Tugann na teagmhálacha seo le fios go ndearna Mdf1 deighilt ón ribeasóm ag baint úsáide as an meicníocht chéanna le tRNA dí-aicéitilithe, rud a sholáthraíonn míniú féideartha ar an gcaoi a mbaintear Mdf1 leis an ribeasóm chun sintéis próitéine a athghníomhachtú.
Mar sin féin, léirigh ár struchtúr teagmháil anaithnid idir Mdf1 agus cos ribeasóim L1 (an chuid den ribeasóm a chuidíonn le tRNA dí-aicéitilithe a scaoileadh ón ribeasóm le linn sintéis próitéine). Go háirithe, úsáideann Mdf1 na teagmhálacha céanna leis an deighleog uillinn den mhóilín tRNA dí-aicéitilithe (Fíor 2). Léirigh an tsamhaltú móilíneach seo, nach raibh ar eolas roimhe seo, go ndearna Mdf1 deighilt ón ribeasóm ag baint úsáide as an meicníocht chéanna le tRNA dí-aicéitilithe, rud a mhíníonn conas a bhaineann an ribeasóm an fachtóir geimhridh seo chun sintéis próitéine a athghníomhachtú.
Agus an tsamhail rRNA á tógáil againn, fuarthas amach go bhfuil blúirí rRNA fillte go neamhghnách ag ribeasóm E. cuniculi, ar a dtugamar rRNA comhleáite (Fíor 3). I ribeasóim a shíneann thar thrí fhearann ​​na beatha, fillteann rRNA i struchtúir ina ndéanann formhór na mbunanna rRNA péireáil agus fillteán lena chéile nó idirghníomhaíonn siad le próitéiní ribeasómacha38,39,40. Mar sin féin, i ribeasóim E. cuniculi, is cosúil go sáraíonn rRNA an prionsabal fillte seo trí chuid dá héilicsí a thiontú ina réigiúin rRNA neamhfhillte.
Struchtúr héilics rRNA H18 25S i S. cerevisiae, V. necatrix, agus E. cuniculi. De ghnáth, i ribeasóim a shíneann thar na trí fhearann ​​​​saoil, cornaíonn an nascóir seo isteach i héilics RNA ina bhfuil 24 go 34 iarmhar. I Microsporidia, i gcodarsnacht leis sin, laghdaítear an nascóir rRNA seo de réir a chéile go dhá nascóir aon-shnáithe saibhir in úridine ina bhfuil 12 iarmhar amháin. Bíonn an chuid is mó de na hiarmhair seo nochtaithe do thuaslagóirí. Taispeánann an figiúr go bhfuil an chuma ar an scéal go sáraíonn micreasporidia seadánacha prionsabail ghinearálta fillte rRNA, áit a mbíonn bunanna rRNA cúpláilte de ghnáth le bunanna eile nó páirteach in idirghníomhaíochtaí rRNA-próitéine. I micreasporidia, glacann roinnt blúirí rRNA fillte neamhfhabhrach, ina n-éiríonn an t-iar-héilics rRNA ina blúire aon-shnáithe atá sínte beagnach i líne dhíreach. Ligeann láithreacht na réigiún neamhghnách seo do rRNA micreasporidia ceangal a dhéanamh le blúirí rRNA i bhfad i gcéin ag baint úsáide as líon íosta bunanna RNA.
Is féidir an sampla is suntasaí den aistriú éabhlóideach seo a fheiceáil i héilics rRNA H18 25S (Fíor 3). I speicis ó E. coli go daoine, tá 24-32 núicléatíde i mbonn an héilics rRNA seo, rud a chruthaíonn héilics beagán neamhrialta. I struchtúir ribeasómacha a aithníodh roimhe seo ó V. necatrix agus P. locustae,31,32 tá bunanna an héilics H18 dífhillte go páirteach, ach tá péireáil bonn núicléatíde caomhnaithe. Mar sin féin, in E. cuniculi, is é an blúire rRNA seo na nascóirí is giorra 228UUUGU232 agus 301UUUUUUUUUU307. Murab ionann agus blúirí rRNA tipiciúla, ní lúbann na nascóirí saibhir in úrídín seo ná ní dhéanann siad teagmháil fhairsing le próitéiní ribeasómacha. Ina áit sin, glacann siad struchtúir oscailte tuaslagóra agus neamhfhillte go hiomlán ina síntear na snáitheanna rRNA beagnach díreach. Míníonn an comhréireacht shínte seo an chaoi a n-úsáideann E. cuniculi ach 12 bhonn RNA chun an bhearna 33 Å idir na héilicsí rRNA H16 agus H18 a líonadh, agus teastaíonn dhá oiread bonn rRNA ar a laghad ó speicis eile chun an bhearna a líonadh.
Dá bhrí sin, is féidir linn a léiriú, trí fhilleadh neamhfhabhrach ó thaobh fuinnimh de, gur fhorbair micreaspóiridia seadánacha straitéis chun fiú na codanna rRNA sin a fhanann caomhnaithe go forleathan trasna speiceas i dtrí réimse na beatha a chrapadh. Is cosúil, trí shócháin a charnadh a athraíonn héilicsí rRNA ina nascóirí gearra pola-U, gur féidir le E. cuniculi blúirí rRNA neamhghnácha a fhoirmiú ina bhfuil chomh beag núicléatídí agus is féidir le haghaidh ligáil blúirí rRNA distal. Cuidíonn sé seo le míniú a thabhairt ar an gcaoi ar bhain micreaspóiridia laghdú suntasach amach ar a struchtúr móilíneach bunúsach gan a sláine struchtúrach agus feidhmiúil a chailleadh.
Gné neamhghnách eile de rRNA E. cuniculi ná cuma rRNA gan tiúsú (Fíor 4). Is núicléatídí gan péirí bonn iad na bolgáin a chasann amach as héilics an RNA seachas a bheith i bhfolach ann. Feidhmíonn formhór na mbarrthóga rRNA mar ghreamacháin mhóilíneacha, ag cabhrú le próitéiní ribeasómacha cóngaracha nó blúirí rRNA eile a cheangal. Feidhmíonn cuid de na bolgáin mar insí, rud a ligeann don héilics rRNA lúbadh agus fillte go barrmhaith le haghaidh sintéis próitéine táirgiúil 41.
a Tá easnamh rRNA (uimhriú S. cerevisiae) as láthair ó struchtúr ribeasóim E. cuniculi, ach tá sé i láthair i bhformhór na n-eocarótaí eile b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens, agus E. cuniculi. Tá go leor de na bolgáin rRNA ársa, atá caomhnaithe go mór in easnamh ar na paraisítí b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens, agus E. cuniculi. Cobhsaíonn na tiúsúcháin seo struchtúr an ribeasóim; dá bhrí sin, léiríonn a n-easpa i micreaspóiridia go bhfuil cobhsaíocht laghdaithe i bhfilleadh rRNA i bparasítí micreaspóiridia. Léiríonn comparáid le gais P (gais L7/L12 i mbaictéir) go dtarlaíonn cailliúint cnapán rRNA uaireanta ag an am céanna le teacht chun cinn cnapán nua in aice leis na cnapáin caillte. Tá bolg ársa (U1206 i Saccharomyces cerevisiae) ag an héilics H42 san rRNA 23S/28S a mheastar a bheith 3.5 billiún bliain d'aois ar a laghad mar gheall ar a chosaint i dtrí réimse den saol. I micreaspóiridia, baintear an bolg seo. Mar sin féin, tháinig bolgam nua chun cinn in aice leis an mbolgam caillte (A1306 in E. cuniculi).
Is suntasach an rud é gur eascair formhór na mbolg rRNA a fhaightear i speicis eile ó ribeasóim E. cuniculi, lena n-áirítear níos mó ná 30 bolg atá caomhnaithe in eocaróit eile (Fíor 4a). Cuireann an caillteanas seo deireadh le go leor teagmhálacha idir fo-aonaid ribeasómach agus héilicsí rRNA cóngaracha, rud a chruthaíonn folúntais mhóra laistigh den ribeasóm uaireanta, rud a fhágann go bhfuil ribeasóm E. cuniculi níos scagach i gcomparáid le ribeasóim níos traidisiúnta (Fíor 4b). Is suntasach an rud é gur cailleadh formhór na mbolg seo sna struchtúir ribeasóim V. necatrix agus P. locustae a sainaithníodh roimhe seo, a ndearnadh neamhaird orthu in anailísí struchtúracha roimhe seo31,32.
Uaireanta bíonn forbairt mbolg nua in aice leis an mbolg caillte in éineacht le cailliúint bholg rRNA. Mar shampla, tá mbolg U1208 (i Saccharomyces cerevisiae) sa ghas ribeasómach P a mhair ó E. coli go daoine agus dá bhrí sin meastar go bhfuil sé 3.5 billiún bliain d'aois. Le linn sintéis próitéine, cuidíonn an mbolg seo leis an ngas P bogadh idir comhréireachtaí oscailte agus dúnta ionas gur féidir leis an ribeasóm fachtóirí aistriúcháin a earcú agus iad a sheachadadh chuig an suíomh gníomhach. I ribeasóim E. cuniculi, níl an tiúsú seo ann; áfach, is féidir le tiúsú nua (G883) atá suite i dtrí phéire bonn amháin cur le hathbhunú solúbthachta is fearr an ghas P (Fíor 4c).
Tugann ár sonraí ar rRNA gan bholg le fios nach bhfuil íoslaghdú rRNA teoranta do chailliúint eilimintí rRNA ar dhromchla an ribeasóim, ach go bhféadfadh sé núicléas an ribeasóim a bheith i gceist freisin, rud a chruthaíonn locht móilíneach atá sainiúil don pharasít nach bhfuil cur síos air i gcealla saorbheo. Breathnaítear speicis bheo.
Tar éis próitéiní ribosómacha canónacha agus rRNA a shamhaltú, fuarthas amach nach féidir le comhpháirteanna ribosómacha traidisiúnta na trí chuid den íomhá crio-EM a mhíniú. Is móilíní beaga iad dhá cheann de na blúirí seo (Fíor 5, Fíor Fhorlíontach 8). Tá an chéad chuid idir na próitéiní ribosómacha uL15 agus eL18 i riocht a bhíonn á áitiú de ghnáth ag críoch C eL18, atá giorraithe in E. cuniculi. Cé nach féidir linn céannacht an mhóilín seo a chinneadh, mínítear méid agus cruth an oileáin dlúis seo go maith le láithreacht mhóilíní spermidine. Déantar a cheangal leis an ribosóm a chobhsú le sócháin mhicrispóiridia-shonracha sna próitéiní uL15 (Asp51 agus Arg56), rud a mhéadaíonn claonadh an ribosóim don mhóilín bheag seo, toisc go gceadaíonn siad d'uL15 an mhóilín beag a fhilleadh i struchtúr ribosómach. Fíor Fhorlíontach 2). 8, sonraí breise 1, 2).
Íomháú crió-EM a thaispeánann láithreacht núicléatídí lasmuigh den ribós atá ceangailte leis an ribeasóm E. cuniculi. Sa ribeasóm E. cuniculi, tá an núicléatíde seo san áit chéanna leis an núicléatíde 25S rRNA A3186 (uimhriú Saccharomyces cerevisiae) i bhformhór na ribeasóim eocarótacha eile. b I struchtúr ribeasómach E. cuniculi, tá an núicléatíde seo suite idir na próitéiní ribeasómacha uL9 agus eL20, rud a chobhsaíonn an teagmháil idir an dá phróitéin. cd anailís chaomhnaithe seicheamh eL20 i measc speiceas microsporidia. Léiríonn crann fileaginéiteach speiceas Microsporidia (c) agus ailíniú il-seicheamh an phróitéine eL20 (d) go bhfuil iarmhair cheangailteach núicléatíde F170 agus K172 caomhnaithe i bhformhór na Microsporidia tipiciúla, seachas S. lophii, seachas Microsporidia luath-bhrainseach, a choinnigh síneadh rRNA ES39L. e Léiríonn an figiúr seo nach bhfuil na hiarmhair cheangailteach núicléatíde F170 agus K172 i láthair ach in eL20 den ghéanóm microsporidia atá laghdaithe go mór, ach ní in eocaróit eile. Tríd is tríd, tugann na sonraí seo le fios gur fhorbair ribeosóim Microsporidian suíomh ceangailteach núicléatíde a bhfuil an chuma air go gceanglaíonn sé móilíní AMP agus go n-úsáideann sé iad chun idirghníomhaíochtaí próitéine-próitéine a chobhsú sa struchtúr ribeasómach. Tugann an caomhnú ard atá ar an suíomh ceangailteach seo i Microsporidia agus a neamhláithreacht in eocaróit eile le fios go bhféadfadh an suíomh seo buntáiste marthanais roghnach a sholáthar do Microsporidia. Dá bhrí sin, ní cosúil gur gné dhíghrádaithe nó foirm dheiridh de dhíghrádú rRNA é an póca ceangailteach núicléatíde i ribeasóm an mhicreasporidia mar a thuairiscíodh roimhe seo, ach gur nuálaíocht éabhlóideach úsáideach í a ligeann don ribeasóm microsporidia móilíní beaga a cheangal go díreach, ag baint úsáide astu mar bhloic thógála mhóilíneacha. bloic thógála do ribeosóim. Fágann an fionnachtain seo gurb é ribeasóm an mhicreasporidia an t-aon ribeasóm ar a bhfuil a fhios againn a úsáideann núicléatíde aonair mar a bhloc tógála struchtúrach. f Cosán éabhlóideach hipitéiseach díorthaithe ó cheangal núicléatíde.
Tá an dara dlús meáchain mhóilíneach íseal suite ag an gcomhéadan idir na próitéiní ribosómacha uL9 agus eL30 (Fíor 5a). Rinneadh cur síos ar an gcomhéadan seo roimhe seo i struchtúr ribosóim Saccharomyces cerevisiae mar shuíomh ceangailteach don núicléatíde 25S de rRNA A3186 (cuid den síneadh rRNA ES39L)38. Taispeánadh i ribosóim P. locustae ES39L meathlaithe, go gceanglaíonn an comhéadan seo núicléatíde aonair anaithnid 31, agus glactar leis gur foirm chríochnaitheach laghdaithe de rRNA é an núicléatíde seo, ina bhfuil fad an rRNA ~130-230 bonn. Laghdaítear ES39L go núicléatíde aonair 32.43. Tacaíonn ár n-íomhánna crio-EM leis an smaoineamh gur féidir dlús a mhíniú le núicléatídí. Mar sin féin, léirigh an taifeach níos airde ar ár struchtúr gur móilín eachtar-ribosómach é an núicléatíde seo, b'fhéidir AMP (Fíor 5a, b).
Ansin d'fhiafraíomar an raibh an suíomh ceangailteach núicléatíde le feiceáil i ribeasóm E. cuniculi nó an raibh sé ann roimhe sin. Ós rud é go ndéantar ceangal núicléatíde den chuid is mó a mheánú ag iarmhair Phe170 agus Lys172 sa phróitéin ribeasómach eL30, rinneamar measúnú ar chaomhnú na n-iarmhar seo i 4396 eocarót ionadaíoch. Mar atá i gcás uL15 thuas, fuarthas amach nach bhfuil na hiarmhair Phe170 agus Lys172 caomhnaithe go mór ach i Microsporidia tipiciúil, ach nach bhfuil siad le fáil in eocaróit eile, lena n-áirítear Microsporidia neamhghnácha Mitosporidium agus Amphiamblys, nach bhfuil an blúire rRNA ES39L laghdaithe iontu 44, 45, 46 (Fíor 5c). -e).
Le chéile, tacaíonn na sonraí seo leis an smaoineamh gur fhorbair E. cuniculi agus b'fhéidir micreaspóiridia canónacha eile an cumas chun líon mór meitibilítí beaga a ghabháil go héifeachtúil i struchtúr an ribeasóim chun cúiteamh a dhéanamh as an meath i leibhéil rRNA agus próitéine. Agus é sin á dhéanamh acu, d'fhorbair siad cumas uathúil chun núicléatídí a cheangal lasmuigh den ribeasóm, rud a léiríonn go ndéanann struchtúir mhóilíneacha seadánacha cúiteamh trí mheitibilítí beaga flúirseacha a ghabháil agus iad a úsáid mar aithrisí struchtúracha ar blúirí RNA agus próitéine díghrádaithe.
An tríú cuid neamhinsamhalta dár léarscáil crió-EM, a fhaightear san fho-aonad mór ribeasómach. Tugann an taifeach réasúnta ard (2.6 Å) atá ar ár léarscáil le fios go mbaineann an dlús seo le próitéiní a bhfuil teaglaim uathúla d'iarmhair mhóra slabhra taobh acu, rud a chuir ar ár gcumas an dlús seo a aithint mar phróitéin ribeasómach nach raibh ar eolas againn roimhe seo a d'aithin muid mar. Tugadh msL2 (próitéin shonrach do Microsporidia L2) air (modhanna, fíor 6). Léirigh ár gcuardach homalaíochta go bhfuil msL2 caomhnaithe i gclade Microsporidia den ghéineas Encephaliter agus Orosporidium, ach nach bhfuil sé le fáil i speicis eile, lena n-áirítear Microsporidia eile. Sa struchtúr ribeasómach, tá msL2 i mbearna a fhoirmítear de bharr cailliúint an rRNA ES31L sínte. Sa bhearna seo, cuidíonn msL2 le fillteán rRNA a chobhsú agus is féidir leis cúiteamh a dhéanamh as cailliúint ES31L (Fíor 6).
a Dlús leictreon agus samhail den phróitéin ribeasómach msL2 atá sainiúil do Microsporidia a fhaightear i ribeasóim E. cuniculi. b Tá aimpliú ES19L rRNA caillte i bhformhór na speiceas Microsporidian i bhformhór na ribeasóim eocarótacha, lena n-áirítear ribeasóm 80S Saccharomyces cerevisiae. Tugann struchtúr ribeasóim microsporidia V. necatrix a bunaíodh roimhe seo le fios go ndéanann éabhlóid an phróitéine ribeasóim nua msL1 cúiteamh as cailliúint ES19L sna seadáin seo. Sa staidéar seo, fuarthas amach gur fhorbair an ribeasóm E. cuniculi próitéin aithriseach RNA ribeasómach breise mar chúiteamh dealraitheach ar chailliúint ES19L. Mar sin féin, tá bunús struchtúrach agus éabhlóideach difriúil ag msL2 (atá anótáilte faoi láthair mar an phróitéin hipitéiseach ECU06_1135) agus msL1. c Tugann an fionnachtain seo ar ghiniúint próitéiní ribeasóim msL1 agus msL2 neamhghaolmhara ó thaobh na héabhlóide de le fios, má charnaíonn ribeasóim sócháin dhíobhálacha ina n-rRNA, gur féidir leo leibhéil gan fasach éagsúlachta comhdhéanaimh a bhaint amach fiú i bhfo-thacar beag de speicis ghaolmhara. D’fhéadfadh an fionnachtain seo cabhrú le bunús agus éabhlóid an ribeasóim mitochondrial a shoiléiriú, ar a dtugtar a rRNA an-laghdaithe agus athraitheacht neamhghnách i gcomhdhéanamh próitéine trasna speiceas.
Ansin rinneamar comparáid idir an próitéin msL2 agus an próitéin msL1 a thuairiscíodh roimhe seo, an t-aon phróitéin ribeasómach micreaspóiridia-shonrach ar a bhfuil a fhios againn a fhaightear sa ribeasóm V. necatrix. Bhíomar ag iarraidh a thástáil an raibh gaol éabhlóideach idir msL1 agus msL2. Léirigh ár n-anailís go bhfuil msL1 agus msL2 sa chuas céanna sa struchtúr ribeasómach, ach go bhfuil struchtúir phríomhúla agus treasacha éagsúla acu, rud a léiríonn a mbunús éabhlóideach neamhspleách (Fíor 6). Dá bhrí sin, soláthraíonn ár bhfionnachtain ar msL2 fianaise gur féidir le grúpaí de speicis eocarótacha dlútha próitéiní ribeasómacha atá difriúil ó thaobh struchtúir de a fhorbairt go neamhspleách chun cúiteamh a dhéanamh as cailliúint blúirí rRNA. Tá an fhionnachtain seo suntasach sa mhéid is go bhfuil próitéin neamhathraitheach i bhformhór na ribeasóim eocarótacha cíteaplasmacha, lena n-áirítear an teaghlach céanna de 81 próitéin ribeasómach. Tugann cuma msL1 agus msL2 i gcladaí éagsúla de mhicreaspóiridia mar fhreagairt ar chailliúint codanna rRNA sínte le fios go mbíonn paraisítí ag lorg sócháin chúitimh mar gheall ar dhíghrádú ailtireacht mhóilíneach an pharasíte, rud a d'fhéadfadh a bheith ina chúis le fáil iad i ndaonraí paraisíte éagsúla sa deireadh.
Ar deireadh, nuair a bhí ár samhail críochnaithe, rinneamar comparáid idir comhdhéanamh ribeasóim E. cuniculi agus an méid a tuaradh ón seicheamh géanóim. Meastar roimhe seo go raibh roinnt próitéiní ribeasómacha, lena n-áirítear eL14, eL38, eL41, agus eS30, ar iarraidh ó ghéanóm E. cuniculi mar gheall ar an easpa dealraitheach a n-hoimilóg ó ghéanóm E. cuniculi. Tuartar cailliúint go leor próitéiní ribeasómacha freisin i bhformhór na seadán agus na n-eindochiombiontach intracheallacha eile atá laghdaithe go mór. Mar shampla, cé go bhfuil an teaghlach céanna de 54 próitéin ribeasómach i bhformhór na mbaictéar saorbheo, níl homilóg inbhraite ach ag 11 de na teaghlaigh próitéine seo i ngach géanóm anailísithe de bhaictéir srianta óstach. Chun tacú leis an tuairim seo, breathnaíodh cailliúint próitéiní ribeasómacha go turgnamhach i micreasporidia V. necatrix agus P. locustae, nach bhfuil na próitéiní eL38 agus eL4131,32 acu.
Mar sin féin, léiríonn ár struchtúir nach bhfuil ach eL38, eL41, agus eS30 caillte i ndáiríre sa ribeasóm E. cuniculi. Caomhnaíodh an próitéin eL14 agus léirigh ár struchtúr cén fáth nárbh fhéidir an próitéin seo a fháil sa chuardach homalóige (Fíor 7). I ribeasóim E. cuniculi, cailltear an chuid is mó den suíomh ceangailteach eL14 mar gheall ar dhíghrádú an ES39L aimplithe le rRNA. In éagmais ES39L, chaill eL14 an chuid is mó dá struchtúr tánaisteach, agus ní raibh ach 18% den seicheamh eL14 comhionann in E. cuniculi agus S. cerevisiae. Tá an droch-chaomhnú seicheamh seo suntasach mar go roinneann fiú Saccharomyces cerevisiae agus Homo sapiens - orgánaigh a d'fhorbair 1.5 billiún bliain óna chéile - níos mó ná 51% de na hiarmhair chéanna in eL14. Míníonn an cailliúint neamhghnách caomhnaithe seo cén fáth a bhfuil E. cuniculi eL14 anótáilte faoi láthair mar an próitéin toimhdeach M970_061160 agus ní mar an próitéin ribeasómach eL1427.
Agus chaill ribeasóm Microsporidia síneadh rRNA ES39L, rud a chuir deireadh go páirteach leis an suíomh ceangailteach próitéine ribeasómach eL14. In éagmais ES39L, cailleann an próitéin micrispóir eL14 a struchtúr tánaisteach, ina meathlaíonn an α-héilics a bhí ceangailteach le rRNA roimhe seo i lúb íosfhaid. b Léiríonn ailíniú il-sheicheamh go bhfuil an próitéin eL14 an-chaomhnaithe i speicis eocarótacha (57% céannacht seicheamhach idir homalóga giosta agus daonna), ach go bhfuil sé caomhnaithe go dona agus go bhfuil sé éagsúil i micrispóiridia (níl níos mó ná 24% de na hiarmhair comhionann leis an homalóg eL14). ó S. cerevisiae nó H. sapiens). Míníonn an droch-chaomhnú seicheamhach agus an athraitheacht struchtúir thánaisteach seo cén fáth nár aimsíodh an homalóg eL14 riamh in E. cuniculi agus cén fáth a meastar gur cailleadh an próitéin seo in E. cuniculi. I gcodarsnacht leis sin, rinneadh E. cuniculi eL14 a anótáil roimhe seo mar phróitéin M970_061160 ionchasach. Tugann an breathnóireacht seo le fios go bhfuil rómheastachán á dhéanamh ar éagsúlacht ghéanóim microsporidia faoi láthair: tá roinnt géinte a mheastar a bheith caillte i microsporidia caomhnaithe i ndáiríre, cé go bhfuil siad an-difreáilte; ina ionad sin, meastar go gcódaíonn cuid acu géinte microsporidia do phróitéiní atá sainiúil do phéisteanna (m.sh., códaíonn an próitéin hipitéiseach M970_061160 i ndáiríre do na próitéiní an-éagsúla a fhaightear in eocarótaigh eile.
Tugann an fhionnachtain seo le fios gur féidir le dínádúrú rRNA caillteanas suntasach caomhnaithe seicheamh a bheith mar thoradh air i bpróitéiní ribosómacha cóngaracha, rud a fhágann na próitéiní seo dofheicthe le haghaidh cuardaigh homalóige. Dá bhrí sin, d'fhéadfaimis rómheastachán a dhéanamh ar an méid iarbhír díghrádaithe móilíneach in orgánaigh bheaga géanóim, ós rud é go leanann roinnt próitéiní a cheaptar a bheith caillte orthu, cé go bhfuil siad i bhfoirmeacha an-athraithe.
Conas is féidir le paraisítí feidhm a meaisíní móilíneacha a choinneáil faoi choinníollacha laghdaithe géanóim mhór? Freagraíonn ár staidéar an cheist seo trí struchtúr casta móilíneach (ribeasóm) E. cuniculi a chur síos, orgánach a bhfuil ceann de na géanóim eocarótacha is lú aige.
Is eol le beagnach dhá scór bliain go mbíonn difríocht idir móilíní próitéine agus RNA i seadáin mhiocróbacha agus a móilíní homalógacha i speicis shaorbheo toisc nach bhfuil ionaid rialaithe cáilíochta acu, go laghdaítear a méid go 50% dá miocróib shaorbheo, etc. . go leor sócháin lagaitheacha a chuireann isteach ar fhilleadh agus ar fheidhm. Mar shampla, meastar go mbeidh easpa roinnt próitéiní ribeasómach agus suas le trian de núicléatídí rRNA i ribeasóim orgánach beag géanóim, lena n-áirítear go leor seadáin intracellular agus endosimbionts, i gcomparáid le speicis shaorbheo 27, 29, 30, 49. Mar sin féin, is rúndiamhair den chuid is mó fós an chaoi a bhfeidhmíonn na móilíní seo i seadáin, a ndéantar staidéar air den chuid is mó trí gheanómaíocht chomparáideach.
Léiríonn ár staidéar gur féidir le struchtúr macramóilíní go leor gnéithe den éabhlóid a nochtadh atá deacair a bhaint as staidéir gheanómacha chomparáideacha traidisiúnta ar pharasítí intracellular agus orgánaigh eile atá srianta ag óstach (Fíor Fhorlíontach 7). Mar shampla, léiríonn sampla na próitéine eL14 gur féidir linn rómheastachán a dhéanamh ar an méid iarbhír díghrádaithe ar an ngaireas móilíneach i speicis pharasíteacha. Creidtear anois go bhfuil na céadta géinte micreaspóiridia-shonracha ag paraisítí einceifilíteacha. Mar sin féin, léiríonn ár dtorthaí nach bhfuil i gcuid de na géinte seo a bhfuil cuma shonrach orthu ach malairtí an-difriúla de ghéinte atá coitianta in eocaróit eile. Thairis sin, léiríonn sampla na próitéine msL2 an chaoi a ndéanaimid neamhaird de phróitéiní ribosómacha nua agus an chaoi a ndéanaimid neamhaird de ábhar meaisíní móilíneacha paraisíteacha. Léiríonn sampla na móilíní beaga conas is féidir linn neamhaird a dhéanamh de na nuálaíochtaí is cliste i struchtúir mhóilíneacha paraisíteacha ar féidir leo gníomhaíocht bhitheolaíoch nua a thabhairt dóibh.
Le chéile, feabhsaíonn na torthaí seo ár dtuiscint ar na difríochtaí idir struchtúir mhóilíneacha orgánach srianta óstach agus a gcomhghleacaithe in orgánaigh shaorbheo. Taispeánaimid go bhfuil sraith gnéithe struchtúracha neamhghnácha a ndéantar neamhaird orthu go córasach ag meaisíní móilíneacha, a measadh le fada a bheith laghdaithe, meathlaithe, agus faoi réir sócháin éagsúla lagúcháin.
Ar an láimh eile, tugann na blúirí rRNA neamh-mhóra agus na blúirí comhleáite a fuair muid i ribeasóim E. cuniculi le fios gur féidir le laghdú an ghéanóim fiú na codanna sin den innealra móilíneach bunúsach atá caomhnaithe i dtrí réimse na beatha a athrú – tar éis beagnach 3.5 billiún bliain d’éabhlóid neamhspleách speiceas.
Tá spéis ar leith sna blúirí rRNA saor ó bholg agus comhleáite i ribeasóim E. cuniculi i bhfianaise staidéar roimhe seo ar mhóilíní RNA i mbaictéir endosimbióiseacha. Mar shampla, san endosimbiont aifide Buchnera aphidicola, tá sé léirithe go bhfuil struchtúir íogaire ó thaobh teochta ag móilíní rRNA agus tRNA mar gheall ar chlaonadh comhdhéanamh A+T agus cion ard de phéirí bonn neamh-chanónacha20,50. Meastar anois gurb iad na hathruithe seo in RNA, chomh maith le hathruithe i móilíní próitéine, is cúis le róspleáchas endosimbiont ar chomhpháirtithe agus neamhábaltacht endosimbiont teas a aistriú21, 23. Cé go bhfuil athruithe struchtúracha difriúla ag rRNA micreaspóiridia seadánacha, tugann nádúr na n-athruithe seo le fios gur gnéithe coitianta de mhóilíní RNA in orgánaigh a bhfuil géanóim laghdaithe acu.
Ar an láimh eile, léiríonn ár struchtúir gur fhorbair micreaspóiridia na seadán cumas uathúil chun seasamh in aghaidh blúirí rRNA agus próitéine atá caomhnaithe go forleathan, ag forbairt an chumais chun meitibilítí beaga flúirseacha agus atá ar fáil go héasca a úsáid mar aithrisí struchtúracha ar blúirí rRNA agus próitéine díghrádaithe. Díghrádú struchtúir mhóilíneach. . Tacaítear leis an tuairim seo leis an bhfíric go gceanglaíonn móilíní beaga a chúiteamh as cailliúint blúirí próitéine san rRNA agus i ribeosóim E. cuniculi le hiarmhair shonracha do mhicreaspóiridia sna próitéiní uL15 agus eL30. Tugann sé seo le fios gur féidir gur táirge de roghnú dearfach é ceangal móilíní beaga le ribeosóim, ina roghnaíodh sócháin shonracha do mhicreaspóiridia i bpróitéiní ribeosómacha as a gcumas claonadh ribeosóm do mhóilíní beaga a mhéadú, rud a d'fhéadfadh a bheith ina chúis le horgánaigh ribeosómacha níos éifeachtaí. Nochtann an fionnachtain nuálaíocht chliste i struchtúr móilíneach seadán miocróbach agus tugann sé tuiscint níos fearr dúinn ar an gcaoi a gcoinníonn struchtúir mhóilíneacha seadán a bhfeidhm in ainneoin éabhlóid laghdaitheach.
Faoi láthair, níl sé soiléir fós cé chomh soiléir is atá na móilíní beaga seo. Níl sé soiléir cén fáth a bhfuil cuma na móilíní beaga seo difriúil i struchtúr an ribeasóim idir speicis microsporidia. Go háirithe, níl sé soiléir cén fáth a bhfeictear ceangal núicléatíde i ribeasóim E. cuniculi agus P. locustae, agus ní i ribeasóim V. necatrix, in ainneoin láithreacht an iarmhair F170 i bpróitéiní eL20 agus K172 de V. necatrix. D’fhéadfadh an scriosadh seo a bheith mar thoradh ar iarmhar 43 uL6 (suite in aice leis an bpóca ceangailteach núicléatíde), arb é tíoróisín é i V. necatrix agus ní treonín in E. cuniculi agus P. locustae. Is féidir leis an slabhra taobh aramatach toirtiúil de Tyr43 cur isteach ar cheangal núicléatíde mar gheall ar fhorluí steireach. Nó, d’fhéadfadh an scriosadh núicléatíde dealraitheach a bheith mar gheall ar an taifeach íseal ar íomháú crio-EM, rud a chuireann bac ar shamhaltú blúirí ribeasóim V. necatrix.
Ar an láimh eile, tugann ár gcuid oibre le fios gur fórsa nuálach é próiseas meath an ghéanóim. Go háirithe, tugann struchtúr ribeasóim E. cuniculi le fios go gcruthaíonn cailliúint blúirí rRNA agus próitéine sa ribeasóim microsporidia brú éabhlóideach a chuireann athruithe i struchtúr an ribeasóim chun cinn. Tarlaíonn na hathróga seo i bhfad ó shuíomh gníomhach an ribeasóim agus is cosúil go gcabhraíonn siad le tionól ribeasóim is fearr a choinneáil (nó a athbhunú) a chuirfeadh rRNA laghdaithe isteach air murach sin. Tugann sé seo le fios gur cosúil gur tháinig nuálaíocht mhór i ribeasóim an mhicreasporidia chun cinn i ngá le maolán a chur ar dhrifeadh géine.
B’fhéidir gurb é an léiriú is fearr ar seo ná ceangal núicléatíde, rud nár breathnaíodh riamh in orgánaigh eile go dtí seo. Tugann an fhíric go bhfuil iarmhair cheangailteach núicléatíde i láthair i micreaspóiridia tipiciúla, ach ní in eocarótaí eile, le fios nach iarsmaí amháin atá ag fanacht le himeacht atá i suíomhanna ceangailteach núicléatíde, nó an suíomh deiridh le haghaidh rRNA a athbhunú go foirm núicléatídí aonair. Ina áit sin, is cosúil gur gné úsáideach an suíomh seo a d’fhéadfadh a bheith tagtha chun cinn thar roinnt babhtaí de roghnú dearfach. D’fhéadfadh gur fotháirge de roghnú nádúrtha iad suíomhanna ceangailteach núicléatíde: nuair a dhíghrádaítear ES39L, bíonn ar mhicreaspóiridia cúiteamh a lorg chun bithghineas ribeasóim is fearr a athbhunú in éagmais ES39L. Ós rud é gur féidir leis an núicléatíde seo teagmhálacha móilíneacha an núicléatíde A3186 in ES39L a aithris, bíonn an mhóilín núicléatíde ina bhloc tógála den ribeasóm, agus feabhsaítear a cheangal tuilleadh trí mhúchadh an tseicheamh eL30.
Maidir le héabhlóid mhóilíneach na seadán incheallach, léiríonn ár staidéar nach n-oibríonn fórsaí an roghnúcháin nádúrtha Darwineach agus an drift ghéiniteach ar mheath an ghéanóim go comhthreomhar, ach go luainíonn siad. Ar dtús, cuireann an drift ghéiniteach deireadh le gnéithe tábhachtacha de bhithmhóilíní, rud a fhágann go bhfuil géarghá le cúiteamh. Ní bheidh deis ag a macramóilíní a dtréithe is suntasaí agus is nuálaí a fhorbairt ach amháin nuair a shásaíonn seadáin an riachtanas seo trí roghnú nádúrtha Darwineach. Rud tábhachtach é, tugann éabhlóid láithreáin cheangailteach núicléatíde i ribeasóm E. cuniculi le fios nach ndéanann an patrún caillteanais-le-gnóthachan seo d'éabhlóid mhóilíneach sócháin dhíobhálacha a laghdú amháin, ach uaireanta tugann sé feidhmeanna go hiomlán nua do mhacramóilíní seadánacha.
Tá an smaoineamh seo comhsheasmhach le teoiric chothromaíochta gluaisteacha Sewell Wright, a deir go gcuireann córas dian roghnúcháin nádúrtha teorainn le cumas orgánach nuálaíocht a dhéanamh51,52,53. Mar sin féin, má chuireann claochlú géiniteach isteach ar roghnú nádúrtha, is féidir leis na claochluithe seo athruithe a tháirgeadh nach bhfuil oiriúnaitheach iontu féin (nó fiú díobhálach) ach a mbíonn tuilleadh athruithe mar thoradh orthu a sholáthraíonn folláine níos airde nó gníomhaíocht bhitheolaíoch nua. Tacaíonn ár gcreat leis an smaoineamh seo trí léiriú a dhéanamh gurb é an cineál céanna sócháin a laghdaíonn fillteán agus feidhm bithmhóilíne an príomhspreagadh dá fheabhsú. I gcomhréir leis an tsamhail éabhlóideach bua-bua, léiríonn ár staidéar gur príomhthiománaí nuálaíochta é meath an ghéanóim, a mheastar go traidisiúnta mar phróiseas meathlúcháin, rud a ligeann do mhacramóilíní gníomhaíochtaí seadánacha nua a fháil uaireanta agus b'fhéidir fiú go minic.