សូមអរគុណសម្រាប់ការចូលមើលគេហទំព័រ Nature.com។ កំណែកម្មវិធីរុករកដែលអ្នកកំពុងប្រើមានការគាំទ្រ CSS មានកំណត់។ ដើម្បីទទួលបានបទពិសោធន៍ល្អបំផុត យើងសូមណែនាំឱ្យអ្នកប្រើកម្មវិធីរុករកដែលបានធ្វើបច្ចុប្បន្នភាព (ឬបិទរបៀបឆបគ្នានៅក្នុង Internet Explorer)។ ទន្ទឹមនឹងនេះ ដើម្បីធានាបាននូវការគាំទ្រជាបន្តបន្ទាប់ យើងនឹងបង្ហាញគេហទំព័រដោយគ្មានរចនាប័ទ្ម និង JavaScript។
ការវិវត្តន៍នៃប៉ារ៉ាស៊ីតអតិសុខុមប្រាណពាក់ព័ន្ធនឹងការទប់ទល់រវាងការជ្រើសរើសធម្មជាតិ ដែលបណ្តាលឱ្យប៉ារ៉ាស៊ីតមានភាពប្រសើរឡើង និងការរសាត់តាមហ្សែន ដែលបណ្តាលឱ្យប៉ារ៉ាស៊ីតបាត់បង់ហ្សែន និងកកកុញការផ្លាស់ប្តូរដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់។ នៅទីនេះ ដើម្បីយល់ពីរបៀបដែលការទប់ទល់នេះកើតឡើងលើមាត្រដ្ឋាននៃម៉ាក្រូម៉ូលេគុលតែមួយ យើងពិពណ៌នាអំពីរចនាសម្ព័ន្ធ cryo-EM នៃ ribosome នៃ Encephalitozoon cuniculi ដែលជាសារពាង្គកាយ eukaryotic ដែលមានហ្សែនតូចបំផុតមួយនៅក្នុងធម្មជាតិ។ ការថយចុះខ្លាំងនៃ rRNA នៅក្នុង ribosomes E. cuniculi ត្រូវបានអមដោយការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធដែលមិនធ្លាប់មានពីមុនមក ដូចជាការវិវត្តន៍នៃតំណភ្ជាប់ rRNA ដែលរលាយចូលគ្នាដែលមិនស្គាល់ពីមុន និង rRNA ដោយគ្មានការហើម។ លើសពីនេះ ribosome E. cuniculi បានរួចផុតពីការបាត់បង់បំណែក rRNA និងប្រូតេអ៊ីនដោយការអភិវឌ្ឍសមត្ថភាពក្នុងការប្រើម៉ូលេគុលតូចៗជាការធ្វើត្រាប់តាមរចនាសម្ព័ន្ធនៃបំណែក rRNA និងប្រូតេអ៊ីនដែលរលួយ។ ជារួម យើងបង្ហាញថារចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលដែលត្រូវបានគេគិតថាយូរមកហើយត្រូវបានកាត់បន្ថយ រលួយ និងងាយនឹងការផ្លាស់ប្តូរដែលបណ្តាលឱ្យចុះខ្សោយ មានយន្តការផ្តល់សំណងមួយចំនួនដែលរក្សាពួកវាឱ្យសកម្មទោះបីជាមានការកន្ត្រាក់ម៉ូលេគុលខ្លាំងក៏ដោយ។
ដោយសារតែក្រុមប៉ារ៉ាស៊ីតមីក្រូសរីរាង្គភាគច្រើនមានឧបករណ៍ម៉ូលេគុលពិសេសដើម្បីកេងប្រវ័ញ្ចម្ចាស់ផ្ទះរបស់វា ជារឿយៗយើងត្រូវបង្កើតវិធីព្យាបាលផ្សេងៗគ្នាសម្រាប់ក្រុមប៉ារ៉ាស៊ីតផ្សេងៗគ្នា1,2។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ភស្តុតាងថ្មីបង្ហាញថាទិដ្ឋភាពមួយចំនួននៃការវិវត្តន៍របស់ប៉ារ៉ាស៊ីតគឺបញ្ចូលគ្នា និងអាចទស្សន៍ទាយបានជាទូទៅ ដែលបង្ហាញពីមូលដ្ឋានដ៏មានសក្តានុពលសម្រាប់អន្តរាគមន៍ព្យាបាលយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងប៉ារ៉ាស៊ីតមីក្រូសរីរាង្គ3,4,5,6,7,8,9។
ការងារពីមុនបានកំណត់អត្តសញ្ញាណនិន្នាការវិវត្តន៍ទូទៅមួយនៅក្នុងប៉ារ៉ាស៊ីតអតិសុខុមប្រាណដែលហៅថាការកាត់បន្ថយហ្សែន ឬការរលួយហ្សែន10,11,12,13។ ការស្រាវជ្រាវបច្ចុប្បន្នបង្ហាញថា នៅពេលដែលអតិសុខុមប្រាណបោះបង់ចោលរបៀបរស់នៅដោយសេរីរបស់ពួកវា ហើយក្លាយជាប៉ារ៉ាស៊ីតក្នុងកោសិកា (ឬអង់ដូស៊ីមប៊ីយ៉ូន) ហ្សែនរបស់ពួកវាឆ្លងកាត់ការផ្លាស់ប្តូរយឺតៗ ប៉ុន្តែអស្ចារ្យក្នុងរយៈពេលរាប់លានឆ្នាំ9,11។ នៅក្នុងដំណើរការមួយដែលគេស្គាល់ថាជាការរលួយហ្សែន ប៉ារ៉ាស៊ីតអតិសុខុមប្រាណប្រមូលផ្តុំការផ្លាស់ប្តូរដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់ ដែលប្រែក្លាយហ្សែនសំខាន់ៗជាច្រើនពីមុនទៅជាហ្សែនក្លែងក្លាយ ដែលនាំឱ្យមានការបាត់បង់ហ្សែនបន្តិចម្តងៗ និងការដួលរលំនៃការផ្លាស់ប្តូរ14,15។ ការដួលរលំនេះអាចបំផ្លាញហ្សែនរហូតដល់ 95% នៅក្នុងសារពាង្គកាយក្នុងកោសិកាចំណាស់ជាងគេបើប្រៀបធៀបទៅនឹងប្រភេទសត្វដែលមានជីវិតដោយសេរីដែលទាក់ទងយ៉ាងជិតស្និទ្ធ។ ដូច្នេះ ការវិវត្តន៍នៃប៉ារ៉ាស៊ីតក្នុងកោសិកាគឺជាការអូសទាញគ្នារវាងកម្លាំងប្រឆាំងពីរ៖ ការជ្រើសរើសធម្មជាតិរបស់ដាវីន ដែលនាំឱ្យមានការកែលម្អប៉ារ៉ាស៊ីត និងការដួលរលំនៃហ្សែន ដែលបោះប៉ារ៉ាស៊ីតចូលទៅក្នុងការភ្លេចភ្លាំង។ របៀបដែលប៉ារ៉ាស៊ីតបានគ្រប់គ្រងដើម្បីចេញពីការអូសទាញគ្នានេះ និងរក្សាសកម្មភាពនៃរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលរបស់វានៅតែមិនច្បាស់លាស់។
ទោះបីជាយន្តការនៃការរលួយហ្សែនមិនទាន់ត្រូវបានយល់ច្បាស់ក៏ដោយ វាហាក់ដូចជាកើតឡើងជាចម្បងដោយសារតែការរសាត់បាត់ហ្សែនញឹកញាប់។ ដោយសារតែប៉ារ៉ាស៊ីតរស់នៅក្នុងចំនួនប្រជាជនតូចៗ មិនរួមភេទ និងមានកម្រិតហ្សែន ពួកវាមិនអាចលុបបំបាត់ការផ្លាស់ប្តូរដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់ដែលជួនកាលកើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលចម្លង DNA បានទេ។ នេះនាំឱ្យមានការប្រមូលផ្តុំដែលមិនអាចត្រឡប់វិញបាននៃការផ្លាស់ប្តូរដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់ និងការថយចុះនៃហ្សែនប៉ារ៉ាស៊ីត។ ជាលទ្ធផល ប៉ារ៉ាស៊ីតមិនត្រឹមតែបាត់បង់ហ្សែនដែលលែងចាំបាច់សម្រាប់ការរស់រានមានជីវិតរបស់វានៅក្នុងបរិស្ថានក្នុងកោសិកានោះទេ។ វាគឺជាអសមត្ថភាពរបស់ចំនួនប្រជាជនប៉ារ៉ាស៊ីតក្នុងការលុបបំបាត់ការផ្លាស់ប្តូរដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់ដែលកើតឡើងម្តងម្កាលប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព ដែលបណ្តាលឱ្យការផ្លាស់ប្តូរទាំងនេះកកកុញនៅទូទាំងហ្សែន រួមទាំងហ្សែនសំខាន់បំផុតរបស់វា។
ការយល់ដឹងភាគច្រើនរបស់យើងនាពេលបច្ចុប្បន្នអំពីការកាត់បន្ថយហ្សែនគឺផ្អែកលើការប្រៀបធៀបលំដាប់ហ្សែនតែប៉ុណ្ណោះ ដោយមានការយកចិត្តទុកដាក់តិចជាងចំពោះការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងម៉ូលេគុលពិតប្រាកដដែលអនុវត្តមុខងារថែរក្សា និងបម្រើជាគោលដៅថ្នាំដែលមានសក្តានុពល។ ការសិក្សាប្រៀបធៀបបានបង្ហាញថា បន្ទុកនៃការផ្លាស់ប្តូរអតិសុខុមប្រាណក្នុងកោសិកាដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់ហាក់ដូចជាធ្វើឱ្យប្រូតេអ៊ីន និងអាស៊ីតនុយក្លេអ៊ីកងាយនឹងបត់ និងប្រមូលផ្តុំគ្នា ដែលធ្វើឱ្យពួកវាពឹងផ្អែកលើអ្នកមើលថែ និងងាយប្រតិកម្មខ្លាំងចំពោះកំដៅ19,20,21,22,23។ លើសពីនេះ ប៉ារ៉ាស៊ីតផ្សេងៗ — ការវិវត្តឯករាជ្យដែលជួនកាលបំបែកដោយចម្ងាយរហូតដល់ 2.5 ពាន់លានឆ្នាំ — បានជួបប្រទះការបាត់បង់មជ្ឈមណ្ឌលត្រួតពិនិត្យគុណភាពស្រដៀងគ្នានៅក្នុងការសំយោគប្រូតេអ៊ីនរបស់ពួកគេ5,6 និងយន្តការជួសជុល DNA24។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ មានព័ត៌មានតិចតួចណាស់អំពីផលប៉ះពាល់នៃរបៀបរស់នៅក្នុងកោសិកាលើលក្ខណៈសម្បត្តិផ្សេងទៀតទាំងអស់នៃម៉ាក្រូម៉ូលេគុលកោសិកា រួមទាំងការសម្របខ្លួនម៉ូលេគុលទៅនឹងបន្ទុកកើនឡើងនៃការផ្លាស់ប្តូរដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់។
នៅក្នុងការងារនេះ ដើម្បីយល់កាន់តែច្បាស់អំពីការវិវត្តនៃប្រូតេអ៊ីន និងអាស៊ីតនុយក្លេអ៊ីកនៃអតិសុខុមប្រាណក្នុងកោសិកា យើងបានកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធនៃរីបូសូមនៃប៉ារ៉ាស៊ីតក្នុងកោសិកា Encephalitozoon cuniculi។ E. cuniculi គឺជាសារពាង្គកាយដូចផ្សិតដែលជាកម្មសិទ្ធិរបស់ក្រុមនៃមីក្រូស្ព័ររីឌៀប៉ារ៉ាស៊ីត ដែលមានហ្សែន eukaryotic តូចខុសពីធម្មតា ហើយដូច្នេះត្រូវបានគេប្រើជាសារពាង្គកាយគំរូដើម្បីសិក្សាពីការពុកផុយនៃហ្សែន25,26,27,28,29,30។ ថ្មីៗនេះ រចនាសម្ព័ន្ធរីបូសូម cryo-EM ត្រូវបានកំណត់សម្រាប់ហ្សែនដែលថយចុះកម្រិតមធ្យមនៃ Microsporidia, Paranosema locustae និង Vairimorpha necatrix31,32 (~3.2 Mb genome)។ រចនាសម្ព័ន្ធទាំងនេះបង្ហាញថា ការបាត់បង់ខ្លះនៃការពង្រីក rRNA ត្រូវបានផ្តល់សំណងដោយការអភិវឌ្ឍនៃទំនាក់ទំនងថ្មីរវាងប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមជិតខាង ឬការទទួលបានប្រូតេអ៊ីនរីបូសូម msL131,32 ថ្មី។ ប្រភេទសត្វ Encephalitozoon (ហ្សែន ~2.5 លាន bp) រួមជាមួយនឹងសាច់ញាតិជិតបំផុតរបស់ពួកវា Ordospora បង្ហាញពីកម្រិតចុងក្រោយនៃការថយចុះហ្សែននៅក្នុង eukaryotes - ពួកវាមានហ្សែនកូដប្រូតេអ៊ីនតិចជាង 2000 ហើយវាត្រូវបានគេរំពឹងថា ribosomes របស់ពួកគេមិនត្រឹមតែគ្មានបំណែកពង្រីក rRNA (បំណែក rRNA ដែលបែងចែក ribosomes eukaryotic ពី ribosomes បាក់តេរី) ក៏មានប្រូតេអ៊ីន ribosome ចំនួនបួនផងដែរ ដោយសារតែខ្វះ homologues នៅក្នុងហ្សែន E. cuniculi26,27,28។ ដូច្នេះ យើងបានសន្និដ្ឋានថា ribosome E. cuniculi អាចបង្ហាញពីយុទ្ធសាស្ត្រដែលមិនស្គាល់ពីមុនសម្រាប់ការសម្របខ្លួនម៉ូលេគុលទៅនឹងការរលួយហ្សែន។
រចនាសម្ព័ន្ធ cryo-EM របស់យើងតំណាងឱ្យ ribosome cytoplasmic eukaryotic តូចបំផុតដែលត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈ និងផ្តល់នូវការយល់ដឹងអំពីរបៀបដែលកម្រិតចុងក្រោយនៃការកាត់បន្ថយហ្សែនប៉ះពាល់ដល់រចនាសម្ព័ន្ធ ការផ្គុំ និងការវិវត្តន៍នៃយន្តការម៉ូលេគុលដែលជាផ្នែកសំខាន់មួយនៃកោសិកា។ យើងបានរកឃើញថា ribosome E. cuniculi រំលោភលើគោលការណ៍ជាច្រើនដែលត្រូវបានអភិរក្សយ៉ាងទូលំទូលាយនៃការបត់ RNA និងការផ្គុំ ribosome ហើយបានរកឃើញប្រូតេអ៊ីន ribosome ថ្មីមួយដែលមិនធ្លាប់ស្គាល់ពីមុនមក។ មិននឹកស្មានដល់ យើងបង្ហាញថា ribosomes microsporidia បានវិវត្តន៍សមត្ថភាពក្នុងការភ្ជាប់ម៉ូលេគុលតូចៗ ហើយសន្និដ្ឋានថាការកាត់ផ្តាច់នៅក្នុង rRNA និងប្រូតេអ៊ីនបង្កឱ្យមានការច្នៃប្រឌិតវិវត្តន៍ដែលនៅទីបំផុតអាចផ្តល់គុណសម្បត្តិមានប្រយោជន៍លើ ribosome។
ដើម្បីកែលម្អការយល់ដឹងរបស់យើងអំពីការវិវត្តន៍នៃប្រូតេអ៊ីន និងអាស៊ីតនុយក្លេអ៊ីកនៅក្នុងសារពាង្គកាយក្នុងកោសិកា យើងបានសម្រេចចិត្តញែកស្ព័រ E. cuniculi ចេញពីការដាំដុះកោសិកាថនិកសត្វដែលឆ្លងមេរោគ ដើម្បីបន្សុទ្ធរីបូសូមរបស់វា និងកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធរបស់រីបូសូមទាំងនេះ។ វាពិបាកក្នុងការទទួលបានមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀប៉ារ៉ាស៊ីតមួយចំនួនធំ ពីព្រោះមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀមិនអាចដាំដុះក្នុងឧបករណ៍ផ្ទុកសារធាតុចិញ្ចឹមបានទេ។ ផ្ទុយទៅវិញ ពួកវាលូតលាស់ និងបន្តពូជតែនៅក្នុងកោសិកាម៉ាស៊ីនប៉ុណ្ណោះ។ ដូច្នេះ ដើម្បីទទួលបានជីវម៉ាស E. cuniculi សម្រាប់ការបន្សុទ្ធរីបូសូម យើងបានចម្លងមេរោគដល់ខ្សែកោសិកាតម្រងនោមថនិកសត្វ RK13 ជាមួយនឹងស្ព័រ E. cuniculi ហើយបានដាំដុះកោសិកាដែលឆ្លងមេរោគទាំងនេះរយៈពេលជាច្រើនសប្តាហ៍ ដើម្បីអនុញ្ញាតឱ្យ E. cuniculi លូតលាស់ និងគុណ។ ដោយប្រើស្រទាប់កោសិកាដែលឆ្លងមេរោគប្រហែលកន្លះម៉ែត្រការ៉េ យើងអាចបន្សុទ្ធស្ព័រ Microsporidia ប្រហែល 300 មីលីក្រាម ហើយប្រើវាដើម្បីញែករីបូសូម។ បន្ទាប់មកយើងបានបំបែកស្ព័រដែលបានបន្សុទ្ធជាមួយនឹងអង្កាំកញ្ចក់ ហើយញែករីបូសូមឆៅដោយប្រើការបំបែកជាជំហានៗនៃប៉ូលីអេទីឡែនគ្លីកូលនៃលីសាត។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យយើងទទួលបានរីបូសូម E. cuniculi ឆៅប្រហែល 300 µg សម្រាប់ការវិភាគរចនាសម្ព័ន្ធ។
បន្ទាប់មកយើងបានប្រមូលរូបភាព cryo-EM ដោយប្រើគំរូ ribosome លទ្ធផល ហើយបានដំណើរការរូបភាពទាំងនេះដោយប្រើរបាំងដែលត្រូវគ្នាទៅនឹងអនុឯកតា ribosomal ធំ ក្បាលអនុឯកតាតូច និងអនុឯកតាតូច។ ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការនេះ យើងបានប្រមូលរូបភាពនៃភាគល្អិត ribosomal ប្រហែល 108,000 និងរូបភាព cryo-EM ដែលបានគណនាជាមួយនឹងគុណភាពបង្ហាញ 2.7 Å (រូបភាពបន្ថែម 1-3)។ បន្ទាប់មកយើងបានប្រើរូបភាព cryoEM ដើម្បីធ្វើគំរូ rRNA ប្រូតេអ៊ីន ribosomal និងកត្តា hibernation Mdf1 ដែលជាប់ទាក់ទងនឹង ribosomes E. cuniculi (រូបភាពទី 1a, b)។
ក. រចនាសម្ព័ន្ធនៃរីបូសូម E. cuniculi ដែលស្មុគស្មាញជាមួយកត្តាសម្ងំ Mdf1 (pdb id 7QEP)។ ខ. ផែនទីនៃកត្តាសម្ងំ Mdf1 ដែលជាប់ទាក់ទងនឹងរីបូសូម E. cuniculi។ គ. ផែនទីរចនាសម្ព័ន្ធបន្ទាប់បន្សំប្រៀបធៀប rRNA ដែលបានស្តារឡើងវិញនៅក្នុងប្រភេទ Microsporidian ទៅនឹងរចនាសម្ព័ន្ធរីបូសូមដែលគេស្គាល់។ បន្ទះទាំងនេះបង្ហាញទីតាំងនៃបំណែក rRNA ដែលបានពង្រីក (ES) និងកន្លែងសកម្មរបស់រីបូសូម រួមទាំងកន្លែងឌិកូដ (DC) រង្វិលជុំ sarcinicin (SRL) និងមជ្ឈមណ្ឌល peptidyl transferase (PTC)។ ឃ. ដង់ស៊ីតេអេឡិចត្រុងដែលត្រូវគ្នាទៅនឹងមជ្ឈមណ្ឌល peptidyl transferase នៃរីបូសូម E. cuniculi បង្ហាញថាកន្លែងកាតាលីករនេះមានរចនាសម្ព័ន្ធដូចគ្នានៅក្នុងប៉ារ៉ាស៊ីត E. cuniculi និងម្ចាស់ផ្ទះរបស់វា រួមទាំង H. sapiens។ e, f ដង់ស៊ីតេអេឡិចត្រុងដែលត្រូវគ្នានៃមជ្ឈមណ្ឌលឌិកូដ (e) និងរចនាសម្ព័ន្ធគ្រោងការណ៍នៃមជ្ឈមណ្ឌលឌិកូដ (f) បង្ហាញថា E. cuniculi មានសំណល់ U1491 ជំនួសឱ្យ A1491 (ការដាក់លេខ E. coli) នៅក្នុង eukaryotes ជាច្រើនទៀត។ ការផ្លាស់ប្តូរនេះបង្ហាញថា E. cuniculi អាចមានភាពរសើបចំពោះថ្នាំអង់ទីប៊ីយោទិចដែលកំណត់គោលដៅកន្លែងសកម្មនេះ។
ផ្ទុយពីរចនាសម្ព័ន្ធដែលបានបង្កើតឡើងពីមុននៃរីបូសូម V. necatrix និង P. locustae (រចនាសម្ព័ន្ធទាំងពីរតំណាងឱ្យគ្រួសារមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀដូចគ្នា Nosematidae ហើយមានលក្ខណៈស្រដៀងគ្នាខ្លាំងណាស់) រីបូសូម E. cuniculi 31,32 ឆ្លងកាត់ដំណើរការជាច្រើននៃ rRNA និងការបំបែកប្រូតេអ៊ីន។ ការបំបែកបន្ថែមទៀត (រូបភាពបន្ថែម 4-6)។ នៅក្នុង rRNA ការផ្លាស់ប្តូរគួរឱ្យកត់សម្គាល់បំផុតរួមមានការបាត់បង់ទាំងស្រុងនៃបំណែក rRNA 25S ដែលបានពង្រីក ES12L និងការរលួយដោយផ្នែកនៃវីលីស h39, h41 និង H18 (រូបភាពទី 1c រូបភាពបន្ថែម 4)។ ក្នុងចំណោមប្រូតេអ៊ីនរីបូសូម ការផ្លាស់ប្តូរគួរឱ្យកត់សម្គាល់បំផុតរួមមានការបាត់បង់ទាំងស្រុងនៃប្រូតេអ៊ីន eS30 និងការខ្លីនៃប្រូតេអ៊ីន eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17 និង eS7 (រូបភាពបន្ថែម 4, 5)។
ដូច្នេះ ការថយចុះខ្លាំងនៃហ្សែននៃប្រភេទសត្វ Encephalotozoon/Ordospora ត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធ ribosome របស់វា៖ ribosomes E. cuniculi ជួបប្រទះនឹងការបាត់បង់មាតិកាប្រូតេអ៊ីនយ៉ាងខ្លាំងបំផុតនៅក្នុង ribosomes cytoplasmic eukaryotic ដែលស្ថិតនៅក្រោមការកំណត់លក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធ ហើយពួកវាមិនមាន rRNA និងបំណែកប្រូតេអ៊ីនទាំងនោះដែលត្រូវបានអភិរក្សយ៉ាងទូលំទូលាយមិនត្រឹមតែនៅក្នុង eukaryotes ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែក៏នៅក្នុងដែនជីវិតទាំងបីផងដែរ។ រចនាសម្ព័ន្ធនៃ ribosome E. cuniculi ផ្តល់នូវគំរូម៉ូលេគុលដំបូងសម្រាប់ការផ្លាស់ប្តូរទាំងនេះ និងបង្ហាញពីព្រឹត្តិការណ៍វិវត្តន៍ដែលត្រូវបានមើលរំលងដោយទាំងហ្សែនប្រៀបធៀប និងការសិក្សាអំពីរចនាសម្ព័ន្ធជីវម៉ូលេគុលក្នុងកោសិកា (រូបភាពបន្ថែមទី 7)។ ខាងក្រោមនេះ យើងពិពណ៌នាអំពីព្រឹត្តិការណ៍នីមួយៗទាំងនេះ រួមជាមួយនឹងប្រភពដើមវិវត្តន៍ដែលទំនងជារបស់វា និងផលប៉ះពាល់ដែលអាចកើតមានរបស់វាទៅលើមុខងារ ribosome។
បន្ទាប់មកយើងបានរកឃើញថា បន្ថែមពីលើការកាត់ផ្តាច់ rRNA ធំៗ រីបូសូម E. cuniculi មានការប្រែប្រួល rRNA នៅកន្លែងសកម្មមួយរបស់វា។ ទោះបីជាមជ្ឈមណ្ឌល peptidyl transferase នៃរីបូសូម E. cuniculi មានរចនាសម្ព័ន្ធដូចគ្នានឹងរីបូសូម eukaryotic ផ្សេងទៀត (រូបភាពទី 1d) ក៏ដោយ មជ្ឈមណ្ឌលឌិកូដខុសគ្នាដោយសារតែការប្រែប្រួលលំដាប់នៅនុយក្លេអូទីត 1491 (លេខរៀង E. coli, រូបភាពទី 1e, f)។ ការសង្កេតនេះគឺមានសារៈសំខាន់ ពីព្រោះកន្លែងឌិកូដនៃរីបូសូម eukaryotic ជាធម្មតាមានសំណល់ G1408 និង A1491 បើប្រៀបធៀបទៅនឹងសំណល់ប្រភេទបាក់តេរី A1408 និង G1491។ ការប្រែប្រួលនេះគឺជាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃភាពរសើបខុសៗគ្នានៃរីបូសូមបាក់តេរី និង eukaryotic ចំពោះក្រុមអាមីណូគ្លីកូស៊ីដនៃថ្នាំអង់ទីប៊ីយោទិចរីបូសូម និងម៉ូលេគុលតូចៗផ្សេងទៀតដែលកំណត់គោលដៅកន្លែងឌិកូដ។ នៅកន្លែងឌិកូដនៃរីបូសូម E. cuniculi សំណល់ A1491 ត្រូវបានជំនួសដោយ U1491 ដែលអាចបង្កើតចំណុចប្រទាក់ភ្ជាប់តែមួយគត់សម្រាប់ម៉ូលេគុលតូចៗដែលកំណត់គោលដៅកន្លែងសកម្មនេះ។ វ៉ារ្យ៉ង់ A14901 ដូចគ្នាក៏មានវត្តមាននៅក្នុងមីក្រូស្ព័ររីឌៀផ្សេងទៀតដូចជា P. locustae និង V. necatrix ដែលបង្ហាញថាវារីករាលដាលក្នុងចំណោមប្រភេទមីក្រូស្ព័ររីឌៀ (រូបភាពទី 1f)។
ដោយសារតែសំណាករីបូសូម E. cuniculi របស់យើងត្រូវបានញែកចេញពីស្ព័រដែលអសកម្មខាងមេតាបូលីស យើងបានសាកល្បងផែនទី cryo-EM របស់ E. cuniculi សម្រាប់ការភ្ជាប់រីបូសូមដែលបានពិពណ៌នាពីមុនក្រោមលក្ខខណ្ឌស្ត្រេស ឬអត់ឃ្លាន។ កត្តាសម្ងំ 31, 32, 36, 37, 38។ យើងបានផ្គូផ្គងរចនាសម្ព័ន្ធដែលបានបង្កើតឡើងពីមុននៃរីបូសូមសម្ងំជាមួយនឹងផែនទី cryo-EM នៃរីបូសូម E. cuniculi។ សម្រាប់ការចត រីបូសូម S. cerevisiae ត្រូវបានប្រើនៅក្នុងស្មុគស្មាញជាមួយកត្តាសម្ងំ Stm138 រីបូសូមកណ្តូបនៅក្នុងស្មុគស្មាញជាមួយកត្តា Lso232 និងរីបូសូម V. necatrix នៅក្នុងស្មុគស្មាញជាមួយកត្តា Mdf1 និង Mdf231។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ យើងបានរកឃើញដង់ស៊ីតេ cryo-EM ដែលត្រូវគ្នាទៅនឹងកត្តាដែលនៅសល់ Mdf1។ ស្រដៀងគ្នាទៅនឹង Mdf1 ដែលភ្ជាប់ទៅនឹង ribosome V. necatrix ដែរ Mdf1 ក៏ភ្ជាប់ទៅនឹង ribosome E. cuniculi ផងដែរ ជាកន្លែងដែលវារារាំងទីតាំង E នៃ ribosome ដែលអាចជួយធ្វើឱ្យ ribosomes អាចប្រើបាននៅពេលដែលស្ព័រប៉ារ៉ាស៊ីតក្លាយជាអសកម្មខាងមេតាប៉ូលីសនៅពេលដែលរាងកាយអសកម្ម (រូបភាពទី 2)។
Mdf1 រារាំងទីតាំង E នៃ ribosome ដែលហាក់ដូចជាជួយធ្វើឱ្យ ribosome អសកម្មនៅពេលដែលស្ព័រប៉ារ៉ាស៊ីតក្លាយជាអសកម្មខាងមេតាប៉ូលីស។ នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធនៃ ribosome E. cuniculi យើងបានរកឃើញថា Mdf1 បង្កើតទំនាក់ទំនងដែលមិនធ្លាប់ស្គាល់ពីមុនមកជាមួយដើម ribosome L1 ដែលជាផ្នែកមួយនៃ ribosome ដែលជួយសម្រួលដល់ការបញ្ចេញ tRNA deacylated ពី ribosome ក្នុងអំឡុងពេលសំយោគប្រូតេអ៊ីន។ ទំនាក់ទំនងទាំងនេះបង្ហាញថា Mdf1 ផ្តាច់ចេញពី ribosome ដោយប្រើយន្តការដូចគ្នានឹង tRNA deacetylated ដែលផ្តល់នូវការពន្យល់ដែលអាចធ្វើទៅបានសម្រាប់របៀបដែល ribosome យក Mdf1 ចេញដើម្បីធ្វើឱ្យការសំយោគប្រូតេអ៊ីនសកម្មឡើងវិញ។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ រចនាសម្ព័ន្ធរបស់យើងបានបង្ហាញពីទំនាក់ទំនងដែលមិនស្គាល់រវាង Mdf1 និងជើងរីបូសូម L1 (ផ្នែកនៃរីបូសូមដែលជួយបញ្ចេញ tRNA deacylated ពីរីបូសូមក្នុងអំឡុងពេលសំយោគប្រូតេអ៊ីន)។ ជាពិសេស Mdf1 ប្រើទំនាក់ទំនងដូចគ្នានឹងផ្នែកកែងដៃនៃម៉ូលេគុល tRNA deacylated (រូបភាពទី 2)។ ការធ្វើគំរូម៉ូលេគុលដែលមិនស្គាល់ពីមុននេះបានបង្ហាញថា Mdf1 ផ្តាច់ចេញពីរីបូសូមដោយប្រើយន្តការដូចគ្នានឹង tRNA deacetylated ដែលពន្យល់ពីរបៀបដែលរីបូសូមដកកត្តា hibernation នេះចេញដើម្បីធ្វើឱ្យការសំយោគប្រូតេអ៊ីនសកម្មឡើងវិញ។
នៅពេលសាងសង់គំរូ rRNA យើងបានរកឃើញថា ribosome របស់ E. cuniculi មានបំណែក rRNA ដែលបត់មិនប្រក្រតី ដែលយើងហៅថា rRNA ដែលរលាយ (រូបភាពទី 3)។ នៅក្នុង ribosomes ដែលគ្របដណ្តប់លើដែនជីវិតទាំងបី rRNA បត់ទៅជារចនាសម្ព័ន្ធដែល rRNA ភាគច្រើនជាគូមូលដ្ឋាន និងបត់ជាមួយគ្នា ឬមានអន្តរកម្មជាមួយប្រូតេអ៊ីន ribosome38,39,40។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅក្នុង ribosomes របស់ E. cuniculi rRNA ហាក់ដូចជាបំពានគោលការណ៍បត់នេះដោយបំលែងវង់របស់វាមួយចំនួនទៅជាតំបន់ rRNA ដែលលាតត្រដាង។
រចនាសម្ព័ន្ធនៃវង់ H18 25S rRNA នៅក្នុង S. cerevisiae, V. necatrix និង E. cuniculi។ ជាធម្មតា នៅក្នុង ribosomes ដែលលាតសន្ធឹងលើដែនជីវិតទាំងបី តំណភ្ជាប់នេះរមួលទៅជាវង់ RNA ដែលមានសំណល់ពី 24 ទៅ 34។ ផ្ទុយទៅវិញ នៅក្នុង Microsporidia តំណភ្ជាប់ rRNA នេះត្រូវបានកាត់បន្ថយបន្តិចម្តងៗទៅជាតំណភ្ជាប់សម្បូរ uridine ខ្សែតែមួយពីរដែលមានសំណល់តែ 12 ប៉ុណ្ណោះ។ សំណល់ភាគច្រើនទាំងនេះត្រូវបានប៉ះពាល់នឹងសារធាតុរំលាយ។ រូបភាពបង្ហាញថា microsporidia ប៉ារ៉ាស៊ីតហាក់ដូចជាបំពានគោលការណ៍ទូទៅនៃការបត់ rRNA ដែលមូលដ្ឋាន rRNA ជាធម្មតាត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងមូលដ្ឋានផ្សេងទៀត ឬពាក់ព័ន្ធនឹងអន្តរកម្ម rRNA-ប្រូតេអ៊ីន។ នៅក្នុង microsporidia បំណែក rRNA មួយចំនួនទទួលយកផ្នត់មិនអំណោយផល ដែលវង់ rRNA ពីមុនក្លាយជាបំណែកខ្សែតែមួយដែលលាតសន្ធឹងស្ទើរតែជាបន្ទាត់ត្រង់។ វត្តមាននៃតំបន់មិនធម្មតាទាំងនេះអនុញ្ញាតឱ្យ microsporidia rRNA ភ្ជាប់បំណែក rRNA ឆ្ងាយដោយប្រើចំនួនមូលដ្ឋាន RNA អប្បបរមា។
ឧទាហរណ៍ដ៏គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍បំផុតនៃការផ្លាស់ប្តូរវិវត្តន៍នេះអាចត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅក្នុងវង់ H18 25S rRNA (រូបភាពទី 3)។ នៅក្នុងប្រភេទសត្វពី E. coli ដល់មនុស្ស មូលដ្ឋាននៃវង់ rRNA នេះមានផ្ទុកនុយក្លេអូទីតចំនួន 24-32 ដែលបង្កើតបានជាវង់មិនទៀងទាត់បន្តិច។ នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធរីបូសូមដែលបានកំណត់អត្តសញ្ញាណពីមុនពី V. necatrix និង P. locustae,31,32 មូលដ្ឋាននៃវង់ H18 ត្រូវបានរមួលដោយផ្នែក ប៉ុន្តែការផ្គូផ្គងមូលដ្ឋាននុយក្លេអូទីតត្រូវបានរក្សាទុក។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅក្នុង E. cuniculi បំណែក rRNA នេះក្លាយជាតំណភ្ជាប់ខ្លីបំផុត 228UUUGU232 និង 301UUUUUUUUU307។ មិនដូចបំណែក rRNA ធម្មតាទេ តំណភ្ជាប់សម្បូរ uridine ទាំងនេះមិនរមួល ឬធ្វើទំនាក់ទំនងយ៉ាងទូលំទូលាយជាមួយប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមទេ។ ផ្ទុយទៅវិញ ពួកវាទទួលយករចនាសម្ព័ន្ធបើកចំហរ និងលាតត្រដាងពេញលេញ ដែលខ្សែ rRNA ត្រូវបានលាតសន្ធឹងស្ទើរតែត្រង់។ រចនាសម្ព័ន្ធ​ដែល​លាតសន្ធឹង​នេះ​ពន្យល់​ពី​របៀប​ដែល E. cuniculi ប្រើ​តែ​មូលដ្ឋាន RNA ចំនួន 12 ប៉ុណ្ណោះ​ដើម្បី​បំពេញ​គម្លាត 33 Å រវាង​វង់ rRNA H16 និង H18 ខណៈ​ដែល​ប្រភេទ​សត្វ​ដទៃ​ទៀត​ត្រូវការ​មូលដ្ឋាន rRNA យ៉ាង​ហោច​ណាស់​ពីរដង​ដើម្បី​បំពេញ​គម្លាត។
ដូច្នេះ យើងអាចបង្ហាញថា តាមរយៈការបត់ដែលមិនអំណោយផលខាងថាមពល មីក្រូស្ព័ររីឌៀប៉ារ៉ាស៊ីតបានបង្កើតយុទ្ធសាស្ត្រមួយដើម្បីកន្ត្រាក់សូម្បីតែផ្នែក rRNA ទាំងនោះដែលនៅតែត្រូវបានអភិរក្សយ៉ាងទូលំទូលាយនៅទូទាំងប្រភេទសត្វនៅក្នុងដែនជីវិតទាំងបី។ ជាក់ស្តែង តាមរយៈការប្រមូលផ្តុំការផ្លាស់ប្តូរដែលបំលែងវង់ rRNA ទៅជាតំណភ្ជាប់ poly-U ខ្លីៗ អ៊ី. ឃ្យូនីគូលីអាចបង្កើតជាបំណែក rRNA មិនធម្មតាដែលមាននុយក្លេអូទីតតិចតួចតាមដែលអាចធ្វើទៅបានសម្រាប់ការចងបំណែក rRNA ខាងចុង។ នេះជួយពន្យល់ពីរបៀបដែលមីក្រូស្ព័ររីឌៀសម្រេចបានការថយចុះយ៉ាងខ្លាំងនៃរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលមូលដ្ឋានរបស់វាដោយមិនបាត់បង់ភាពសុចរិតនៃរចនាសម្ព័ន្ធ និងមុខងាររបស់វា។
លក្ខណៈពិសេសមិនធម្មតាមួយទៀតរបស់ E. cuniculi rRNA គឺរូបរាងរបស់ rRNA ដោយគ្មានការឡើងក្រាស់ (រូបភាពទី 4)។ ដុំពកគឺជានុយក្លេអូទីតដែលគ្មានគូមូលដ្ឋានដែលរមួលចេញពីវង់ RNA ជំនួសឱ្យការលាក់ខ្លួននៅក្នុងវា។ ដុំពក rRNA ភាគច្រើនដើរតួជាសារធាតុស្អិតម៉ូលេគុល ដែលជួយភ្ជាប់ប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមដែលនៅជាប់គ្នា ឬបំណែក rRNA ផ្សេងទៀត។ ដុំពកខ្លះដើរតួជាហ៊ីង ដែលអនុញ្ញាតឱ្យវង់ rRNA បត់បែន និងបត់បានល្អបំផុតសម្រាប់ការសំយោគប្រូតេអ៊ីនដែលមានផលិតភាព 41។
ក. ការលេចចេញនូវ rRNA (លេខរៀង S. cerevisiae) គឺអវត្តមានពីរចនាសម្ព័ន្ធ ribosome របស់ E. cuniculi ប៉ុន្តែមានវត្តមាននៅក្នុង eukaryotes ភាគច្រើនផ្សេងទៀត ខ. E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens និង E. cuniculi internal ribosomes។ ប៉ារ៉ាស៊ីតខ្វះការហើម rRNA បុរាណជាច្រើនដែលអភិរក្សខ្ពស់។ ការក្រាស់ទាំងនេះធ្វើឱ្យរចនាសម្ព័ន្ធ ribosome មានស្ថេរភាព។ ដូច្នេះ អវត្តមានរបស់ពួកវានៅក្នុង microsporidia បង្ហាញពីការថយចុះស្ថេរភាពនៃការបត់ rRNA នៅក្នុងប៉ារ៉ាស៊ីត microsporidia។ ការប្រៀបធៀបជាមួយដើម P (ដើម L7/L12 នៅក្នុងបាក់តេរី) បង្ហាញថាការបាត់បង់ដុំ rRNA ជួនកាលស្របគ្នានឹងរូបរាងនៃដុំថ្មីនៅជាប់នឹងដុំដែលបាត់បង់។ វង់ H42 នៅក្នុង rRNA 23S/28S មានដុំបុរាណ (U1206 នៅក្នុង Saccharomyces cerevisiae) ដែលត្រូវបានគេប៉ាន់ប្រមាណថាមានអាយុយ៉ាងហោចណាស់ 3.5 ពាន់លានឆ្នាំដោយសារតែការការពាររបស់វានៅក្នុងដែនជីវិតបី។ នៅក្នុង microsporidia ការហើមនេះត្រូវបានលុបចោល។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដុំសាច់ថ្មីមួយបានលេចឡើងនៅជាប់នឹងដុំសាច់ដែលបាត់បង់ (A1306 ក្នុង E. cuniculi)។
គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ យើងបានរកឃើញថា ribosomes E. cuniculi ខ្វះ rhino ភាគច្រើនដែលមាននៅក្នុងប្រភេទសត្វដទៃទៀត រួមទាំង rhino ជាង 30 ដែលត្រូវបានអភិរក្សនៅក្នុង eukaryotes ផ្សេងទៀត (រូបភាពទី 4a)។ ការបាត់បង់នេះលុបបំបាត់ទំនាក់ទំនងជាច្រើនរវាងអនុឯកតា ribosomal និង helices rRNA ដែលនៅជាប់គ្នា ជួនកាលបង្កើតជាចន្លោះប្រហោងធំៗនៅក្នុង ribosome ដែលធ្វើឱ្យ ribosome E. cuniculi មានរន្ធច្រើនជាង ribosomes ប្រពៃណី (រូបភាពទី 4b)។ ជាពិសេស យើងបានរកឃើញថា rhino ភាគច្រើនទាំងនេះក៏ត្រូវបានបាត់បង់នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធ ribosome V. necatrix និង P. locustae ដែលបានកំណត់អត្តសញ្ញាណពីមុន ដែលត្រូវបានមើលរំលងដោយការវិភាគរចនាសម្ព័ន្ធពីមុន 31,32។
ពេលខ្លះការបាត់បង់ការហើមនៃ rRNA ត្រូវបានអមដោយការវិវត្តនៃហើមថ្មីនៅជាប់នឹងហើមដែលបាត់បង់។ ឧទាហរណ៍ ដើមរីបូសូម P មានហើម U1208 (នៅក្នុង Saccharomyces cerevisiae) ដែលបានរស់រានមានជីវិតពី E. coli ដល់មនុស្ស ហើយដូច្នេះត្រូវបានប៉ាន់ប្រមាណថាមានអាយុ 3.5 ពាន់លានឆ្នាំ។ ក្នុងអំឡុងពេលសំយោគប្រូតេអ៊ីន ការហើមនេះជួយឱ្យដើម P ផ្លាស់ទីរវាងការកែសម្រួលបើកចំហ និងបិទ ដើម្បីឱ្យរីបូសូមអាចជ្រើសរើសកត្តាបកប្រែ និងបញ្ជូនវាទៅកាន់កន្លែងសកម្ម។ នៅក្នុងរីបូសូម E. cuniculi ការក្រាស់នេះអវត្តមាន។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការក្រាស់ថ្មី (G883) ដែលមានទីតាំងនៅតែក្នុងគូមូលដ្ឋានបីប៉ុណ្ណោះ អាចរួមចំណែកដល់ការស្តារឡើងវិញនូវភាពបត់បែនល្អបំផុតនៃដើម P (រូបភាពទី 4c)។
ទិន្នន័យរបស់យើងលើ rRNA ដែលគ្មានការហើមបង្ហាញថា ការបង្រួមអប្បបរមានៃ rRNA មិនត្រឹមតែកំណត់ចំពោះការបាត់បង់ធាតុ rRNA នៅលើផ្ទៃនៃ ribosome ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែក៏អាចពាក់ព័ន្ធនឹងស្នូល ribosome ផងដែរ ដែលបង្កើតជាពិការភាពម៉ូលេគុលជាក់លាក់ចំពោះប៉ារ៉ាស៊ីត ដែលមិនត្រូវបានពិពណ៌នានៅក្នុងកោសិការស់ដោយសេរី។ ប្រភេទសត្វរស់ត្រូវបានគេសង្កេតឃើញ។
បន្ទាប់ពីធ្វើគំរូប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមធម្មតា និង rRNA យើងបានរកឃើញថាសមាសធាតុរីបូសូមធម្មតាមិនអាចពន្យល់ពីផ្នែកទាំងបីនៃរូបភាព cryo-EM បានទេ។ បំណែកពីរក្នុងចំណោមបំណែកទាំងនេះគឺជាម៉ូលេគុលតូចៗដែលមានទំហំ (រូបភាពទី 5 រូបភាពបន្ថែមទី 8)។ ផ្នែកទីមួយត្រូវបានដាក់ចន្លោះប្រូតេអ៊ីនរីបូសូម uL15 និង eL18 នៅក្នុងទីតាំងដែលជាធម្មតាកាន់កាប់ដោយ C-terminus នៃ eL18 ដែលត្រូវបានធ្វើឱ្យខ្លីនៅក្នុង E. cuniculi។ ទោះបីជាយើងមិនអាចកំណត់អត្តសញ្ញាណនៃម៉ូលេគុលនេះក៏ដោយ ទំហំ និងរូបរាងនៃកោះដង់ស៊ីតេនេះត្រូវបានពន្យល់យ៉ាងល្អដោយវត្តមាននៃម៉ូលេគុល spermidine ។ ការភ្ជាប់របស់វាទៅនឹងរីបូសូមត្រូវបានធ្វើឱ្យមានស្ថេរភាពដោយការផ្លាស់ប្តូរជាក់លាក់ microsporidia នៅក្នុងប្រូតេអ៊ីន uL15 (Asp51 និង Arg56) ដែលហាក់ដូចជាបង្កើនភាពស្និទ្ធស្នាលនៃរីបូសូមសម្រាប់ម៉ូលេគុលតូចនេះ ព្រោះវាអនុញ្ញាតឱ្យ uL15 រុំម៉ូលេគុលតូចទៅជារចនាសម្ព័ន្ធរីបូសូម។ រូបភាពបន្ថែមទី 2)។ 8 ទិន្នន័យបន្ថែមទី 1, 2)។
ការថតរូបភាព Cryo-EM បង្ហាញពីវត្តមាននៃនុយក្លេអូទីតនៅខាងក្រៅរីបូសដែលភ្ជាប់ទៅនឹងរីបូសូម E. cuniculi។ នៅក្នុងរីបូសូម E. cuniculi នុយក្លេអូទីតនេះកាន់កាប់កន្លែងដូចគ្នានឹងនុយក្លេអូទីត 25S rRNA A3186 (លេខរៀង Saccharomyces cerevisiae) នៅក្នុងរីបូសូម eukaryotic ភាគច្រើនផ្សេងទៀត។ ខ នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធរីបូសូមរបស់ E. cuniculi នុយក្លេអូទីតនេះមានទីតាំងស្ថិតនៅចន្លោះប្រូតេអ៊ីនរីបូសូម uL9 និង eL20 ដោយហេតុនេះធ្វើឱ្យទំនាក់ទំនងរវាងប្រូតេអ៊ីនទាំងពីរមានស្ថេរភាព។ ការវិភាគអភិរក្សលំដាប់ eL20 ក្នុងចំណោមប្រភេទមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀ។ ដើមឈើពង្សាវតារនៃប្រភេទមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀ (គ) និងការតម្រឹមលំដាប់ច្រើននៃប្រូតេអ៊ីន eL20 (ឃ) បង្ហាញថាសំណល់ចងនុយក្លេអូទីត F170 និង K172 ត្រូវបានរក្សាទុកនៅក្នុងមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀធម្មតាភាគច្រើន លើកលែងតែ S. lophii លើកលែងតែមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀដែលមានមែកដំបូង ដែលរក្សាបាននូវផ្នែកបន្ថែម rRNA ES39L។ តួលេខនេះបង្ហាញថា សំណល់ចងនុយក្លេអូទីត F170 និង K172 មានវត្តមានតែនៅក្នុង eL20 នៃហ្សែនមីក្រូស្ព័ររីឌៀដែលត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំង ប៉ុន្តែមិនមែននៅក្នុងអ៊ីការីយ៉ូតផ្សេងទៀតទេ។ ជារួម ទិន្នន័យទាំងនេះបង្ហាញថា រីបូសូមមីក្រូស្ព័ររីឌៀបានបង្កើតកន្លែងចងនុយក្លេអូទីតដែលហាក់ដូចជាចងម៉ូលេគុល AMP ហើយប្រើវាដើម្បីធ្វើឱ្យអន្តរកម្មប្រូតេអ៊ីន-ប្រូតេអ៊ីនមានស្ថេរភាពនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធរីបូសូម។ ការអភិរក្សខ្ពស់នៃកន្លែងចងនេះនៅក្នុងមីក្រូស្ព័ររីឌៀ និងអវត្តមានរបស់វានៅក្នុងអ៊ីការីយ៉ូតផ្សេងទៀតបង្ហាញថា កន្លែងនេះអាចផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិរស់រានមានជីវិតជ្រើសរើសសម្រាប់មីក្រូស្ព័ររីឌៀ។ ដូច្នេះ ហោប៉ៅចងនុយក្លេអូទីតនៅក្នុងរីបូសូមមីក្រូស្ព័ររីឌៀហាក់ដូចជាមិនមែនជាលក្ខណៈពិសេសដែលទ្រុឌទ្រោម ឬទម្រង់ចុងក្រោយនៃការរិចរិល rRNA ដូចដែលបានពិពណ៌នាពីមុននោះទេ ប៉ុន្តែជាការច្នៃប្រឌិតវិវត្តន៍ដែលមានប្រយោជន៍ដែលអនុញ្ញាតឱ្យរីបូសូមមីក្រូស្ព័ររីឌៀភ្ជាប់ម៉ូលេគុលតូចៗដោយផ្ទាល់ ដោយប្រើវាជាប្លុកសាងសង់ម៉ូលេគុល។ ប្លុកសាងសង់សម្រាប់រីបូសូម។ ការរកឃើញនេះធ្វើឱ្យរីបូសូមមីក្រូស្ព័ររីឌៀជារីបូសូមតែមួយគត់ដែលគេដឹងថាប្រើនុយក្លេអូទីតតែមួយជាប្លុកសាងសង់រចនាសម្ព័ន្ធរបស់វា។ f ផ្លូវវិវត្តន៍សម្មតិកម្មដែលទទួលបានពីការភ្ជាប់នុយក្លេអូទីត។
ដង់ស៊ីតេទម្ងន់ម៉ូលេគុលទាបទីពីរមានទីតាំងនៅចំណុចប្រសព្វរវាងប្រូតេអ៊ីនរីបូសូម uL9 និង eL30 (រូបភាពទី 5a)។ ចំណុចប្រសព្វនេះត្រូវបានពិពណ៌នាពីមុននៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធនៃរីបូសូម Saccharomyces cerevisiae ជាកន្លែងភ្ជាប់សម្រាប់នុយក្លេអូទីត 25S នៃ rRNA A3186 (ផ្នែកមួយនៃផ្នែកបន្ថែម rRNA ES39L)38។ វាត្រូវបានបង្ហាញថានៅក្នុងរីបូសូម P. locustae ES39L ដែលទ្រុឌទ្រោម ចំណុចប្រសព្វនេះភ្ជាប់នុយក្លេអូទីតតែមួយដែលមិនស្គាល់ 31 ហើយវាត្រូវបានសន្មត់ថានុយក្លេអូទីតនេះគឺជាទម្រង់ចុងក្រោយនៃ rRNA ដែលមានប្រវែងនៃ rRNA គឺ ~130-230 មូលដ្ឋាន។ ES39L ត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅជានុយក្លេអូទីតតែមួយ 32.43។ រូបភាព cryo-EM របស់យើងគាំទ្រគំនិតដែលថាដង់ស៊ីតេអាចត្រូវបានពន្យល់ដោយនុយក្លេអូទីត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ គុណភាពបង្ហាញខ្ពស់នៃរចនាសម្ព័ន្ធរបស់យើងបានបង្ហាញថានុយក្លេអូទីតនេះគឺជាម៉ូលេគុលក្រៅរីបូសូម ប្រហែលជា AMP (រូបភាពទី 5a, ខ)។
បន្ទាប់មកយើងបានសួរថាតើកន្លែងភ្ជាប់នុយក្លេអូទីតបានលេចឡើងនៅក្នុងរីបូសូម E. cuniculi ឬថាតើវាមានពីមុនមកឬអត់។ ដោយសារតែការភ្ជាប់នុយក្លេអូទីតភាគច្រើនត្រូវបានសម្របសម្រួលដោយសំណល់ Phe170 និង Lys172 នៅក្នុងប្រូតេអ៊ីនរីបូសូម eL30 យើងបានវាយតម្លៃការអភិរក្សសំណល់ទាំងនេះនៅក្នុងយូការីយ៉ូតតំណាងចំនួន 4396។ ដូចក្នុងករណី uL15 ខាងលើ យើងបានរកឃើញថាសំណល់ Phe170 និង Lys172 ត្រូវបានអភិរក្សយ៉ាងខ្លាំងតែនៅក្នុង Microsporidia ធម្មតាប៉ុណ្ណោះ ប៉ុន្តែអវត្តមាននៅក្នុងយូការីយ៉ូតផ្សេងទៀត រួមទាំង Microsporidia Mitosporidium និង Amphiamblys ដែលមិនធម្មតា ដែលបំណែក rRNA ES39L មិនត្រូវបានកាត់បន្ថយ 44, 45, 46 (រូបភាពទី 5c)។ -e)។
ប្រសិនបើយើងពិចារណាលើទិន្នន័យទាំងនេះរួមគ្នា ទិន្នន័យទាំងនេះគាំទ្រគំនិតដែលថា E. cuniculi និងប្រហែលជាមីក្រូស្ព័ររីឌៀដទៃទៀតបានវិវត្តន៍សមត្ថភាពក្នុងការចាប់យកសារធាតុរំលាយអាហារតូចៗមួយចំនួនធំនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធរីបូសូមដើម្បីទូទាត់សងសម្រាប់ការធ្លាក់ចុះនៃកម្រិត rRNA និងប្រូតេអ៊ីន។ ដោយធ្វើដូច្នេះ ពួកគេបានអភិវឌ្ឍសមត្ថភាពពិសេសមួយដើម្បីភ្ជាប់នុយក្លេអូទីតនៅខាងក្រៅរីបូសូម ដោយបង្ហាញថារចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលប៉ារ៉ាស៊ីតទូទាត់សងដោយការចាប់យកសារធាតុរំលាយអាហារតូចៗជាច្រើន និងប្រើប្រាស់វាធ្វើជាគំរូរចនាសម្ព័ន្ធនៃ RNA និងបំណែកប្រូតេអ៊ីនដែលរលួយ។
ផ្នែកទីបីដែលមិនទាន់បានធ្វើត្រាប់តាមនៃផែនទី cryo-EM របស់យើង ដែលត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងអនុឯកតារីបូសូមធំ។ គុណភាពបង្ហាញខ្ពស់ (2.6 Å) នៃផែនទីរបស់យើងបង្ហាញថាដង់ស៊ីតេនេះជាកម្មសិទ្ធិរបស់ប្រូតេអ៊ីនដែលមានការរួមបញ្ចូលគ្នាតែមួយគត់នៃសំណល់ខ្សែសង្វាក់ចំហៀងធំៗ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យយើងកំណត់អត្តសញ្ញាណដង់ស៊ីតេនេះជាប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមដែលមិនស្គាល់ពីមុនដែលយើងបានកំណត់អត្តសញ្ញាណថាវាត្រូវបានគេហៅថា msL2 (ប្រូតេអ៊ីនជាក់លាក់ Microsporidia L2) (វិធីសាស្ត្រ រូបភាពទី 6)។ ការស្វែងរកភាពដូចគ្នារបស់យើងបានបង្ហាញថា msL2 ត្រូវបានរក្សាទុកនៅក្នុងក្រុម Microsporidia នៃពពួក Encephaliter និង Orosporidium ប៉ុន្តែអវត្តមាននៅក្នុងប្រភេទសត្វដទៃទៀត រួមទាំង Microsporidia ផ្សេងទៀត។ នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធរីបូសូម msL2 កាន់កាប់ចន្លោះដែលបង្កើតឡើងដោយការបាត់បង់ rRNA ES31L ដែលបានពង្រីក។ នៅក្នុងចន្លោះទទេនេះ msL2 ជួយធ្វើឱ្យការបត់ rRNA មានស្ថេរភាព និងអាចទូទាត់សងសម្រាប់ការបាត់បង់ ES31L (រូបភាពទី 6)។
ក. ដង់ស៊ីតេអេឡិចត្រុង និងគំរូនៃប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមជាក់លាក់របស់ Microsporidia msL2 ដែលត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងរីបូសូម E. cuniculi។ ខ. រីបូសូម eukaryotic ភាគច្រើន រួមទាំងរីបូសូម 80S នៃ Saccharomyces cerevisiae មានការពង្រីក rRNA ES19L ដែលបាត់បង់នៅក្នុងប្រភេទ Microsporidian ភាគច្រើន។ រចនាសម្ព័ន្ធដែលបានបង្កើតឡើងពីមុននៃរីបូសូម V. necatrix microsporidia បង្ហាញថាការបាត់បង់ ES19L នៅក្នុងប៉ារ៉ាស៊ីតទាំងនេះត្រូវបានផ្តល់សំណងដោយការវិវត្តន៍នៃប្រូតេអ៊ីនរីបូសូម msL1 ថ្មី។ នៅក្នុងការសិក្សានេះ យើងបានរកឃើញថារីបូសូម E. cuniculi ក៏បានបង្កើតប្រូតេអ៊ីនធ្វើត្រាប់តាម RNA រីបូសូមបន្ថែមជាសំណងជាក់ស្តែងសម្រាប់ការបាត់បង់ ES19L។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ msL2 (បច្ចុប្បន្នត្រូវបានចង្អុលបង្ហាញថាជាប្រូតេអ៊ីនសម្មតិកម្ម ECU06_1135) និង msL1 មានប្រភពដើមរចនាសម្ព័ន្ធ និងការវិវត្តន៍ខុសៗគ្នា។ គ ការរកឃើញនៃការបង្កើតប្រូតេអ៊ីនរីបូសូម msL1 និង msL2 ដែលមិនទាក់ទងគ្នាខាងវិវត្តន៍នេះបង្ហាញថា ប្រសិនបើរីបូសូមប្រមូលផ្តុំការផ្លាស់ប្តូរដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់នៅក្នុង rRNA របស់ពួកវា ពួកវាអាចសម្រេចបានកម្រិតនៃភាពចម្រុះនៃសមាសភាពដែលមិនធ្លាប់មានពីមុនមក សូម្បីតែនៅក្នុងសំណុំរងតូចមួយនៃប្រភេទសត្វដែលទាក់ទងគ្នាយ៉ាងជិតស្និទ្ធក៏ដោយ។ ការរកឃើញនេះអាចជួយបញ្ជាក់ពីប្រភពដើម និងការវិវត្តន៍នៃរីបូសូមមីតូខនឌ្រី ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ដោយសារ rRNA ត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំង និងភាពប្រែប្រួលមិនធម្មតានៃសមាសភាពប្រូតេអ៊ីននៅទូទាំងប្រភេទសត្វ។
បន្ទាប់មកយើងបានប្រៀបធៀបប្រូតេអ៊ីន msL2 ជាមួយប្រូតេអ៊ីន msL1 ដែលបានពិពណ៌នាពីមុន ដែលជាប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមជាក់លាក់ចំពោះមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀតែមួយគត់ដែលគេស្គាល់ដែលត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងរីបូសូម V. necatrix។ យើងចង់សាកល្បងថាតើ msL1 និង msL2 មានទំនាក់ទំនងវិវត្តន៍ឬអត់។ ការវិភាគរបស់យើងបានបង្ហាញថា msL1 និង msL2 កាន់កាប់បែហោងដូចគ្នានៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធរីបូសូម ប៉ុន្តែមានរចនាសម្ព័ន្ធបឋម និងទីបីខុសៗគ្នា ដែលបង្ហាញពីប្រភពដើមវិវត្តន៍ឯករាជ្យរបស់ពួកវា (រូបភាពទី 6)។ ដូច្នេះ ការរកឃើញរបស់យើងអំពី msL2 ផ្តល់នូវភស្តុតាងដែលថាក្រុមនៃប្រភេទសត្វ eukaryotic បង្រួមអាចវិវត្តន៍ដោយឯករាជ្យនូវប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមដែលមានរចនាសម្ព័ន្ធខុសគ្នា ដើម្បីទូទាត់សងសម្រាប់ការបាត់បង់បំណែក rRNA។ ការរកឃើញនេះគឺគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងនោះ រីបូសូម eukaryotic cytoplasmic ភាគច្រើនមានប្រូតេអ៊ីនមិនប្រែប្រួល រួមទាំងក្រុមគ្រួសារដូចគ្នានៃប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមចំនួន 81។ ការលេចឡើងនៃ msL1 និង msL2 នៅក្នុងក្រុមផ្សេងៗនៃមីក្រូស្ព័ររីឌៀ ដែលជាការឆ្លើយតបទៅនឹងការបាត់បង់ផ្នែក rRNA ដែលបានពង្រីកបង្ហាញថា ការរិចរិលនៃស្ថាបត្យកម្មម៉ូលេគុលរបស់ប៉ារ៉ាស៊ីតបណ្តាលឱ្យប៉ារ៉ាស៊ីតស្វែងរកការផ្លាស់ប្តូរសំណង ដែលនៅទីបំផុតអាចនាំឱ្យពួកវាទទួលបាននៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធចំនួនប៉ារ៉ាស៊ីតផ្សេងៗគ្នា។
ជាចុងក្រោយ នៅពេលដែលគំរូរបស់យើងត្រូវបានបញ្ចប់ យើងបានប្រៀបធៀបសមាសភាពនៃរីបូសូម E. cuniculi ជាមួយនឹងអ្វីដែលបានព្យាករណ៍ពីលំដាប់ហ្សែន។ ប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមជាច្រើន រួមទាំង eL14, eL38, eL41 និង eS30 ពីមុនត្រូវបានគេគិតថាបាត់ពីហ្សែន E. cuniculi ដោយសារតែអវត្តមានជាក់ស្តែងនៃ homologues របស់វាពីហ្សែន E. cuniculi។ ការបាត់បង់ប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមជាច្រើនក៏ត្រូវបានព្យាករណ៍នៅក្នុងប៉ារ៉ាស៊ីតក្នុងកោសិកា និង endosymbionts ដែលត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំងភាគច្រើនផ្សេងទៀត។ ឧទាហរណ៍ ទោះបីជាបាក់តេរីរស់នៅដោយសេរីភាគច្រើនមានក្រុមគ្រួសារដូចគ្នានៃប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមចំនួន 54 ក៏ដោយ មានតែ 11 នៃក្រុមគ្រួសារប្រូតេអ៊ីនទាំងនេះប៉ុណ្ណោះដែលមាន homologues ដែលអាចរកឃើញនៅក្នុងហ្សែនដែលបានវិភាគនីមួយៗនៃបាក់តេរីដែលត្រូវបានដាក់កម្រិតដោយម៉ាស៊ីន។ ដើម្បីគាំទ្រគំនិតនេះ ការបាត់បង់ប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមត្រូវបានគេសង្កេតឃើញដោយពិសោធន៍នៅក្នុង V. necatrix និង P. locustae microsporidia ដែលខ្វះប្រូតេអ៊ីន eL38 និង eL4131,32។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ រចនាសម្ព័ន្ធរបស់យើងបង្ហាញថា មានតែ eL38, eL41 និង eS30 ប៉ុណ្ណោះដែលពិតជាបាត់បង់នៅក្នុង ribosome E. cuniculi។ ប្រូតេអ៊ីន eL14 ត្រូវបានរក្សាទុក ហើយរចនាសម្ព័ន្ធរបស់យើងបានបង្ហាញពីមូលហេតុដែលប្រូតេអ៊ីននេះមិនអាចរកឃើញនៅក្នុងការស្វែងរក homology (រូបភាពទី 7)។ នៅក្នុង ribosomes E. cuniculi កន្លែងភ្ជាប់ eL14 ភាគច្រើនត្រូវបានបាត់បង់ដោយសារតែការរិចរិលនៃ ES39L ដែលបានពង្រីក rRNA។ ក្នុងករណីដែលគ្មាន ES39L eL14 បានបាត់បង់រចនាសម្ព័ន្ធបន្ទាប់បន្សំភាគច្រើនរបស់វា ហើយមានតែ 18% នៃលំដាប់ eL14 ប៉ុណ្ណោះដែលដូចគ្នាបេះបិទនៅក្នុង E. cuniculi និង S. cerevisiae។ ការអភិរក្សលំដាប់មិនល្អនេះគឺគួរឱ្យកត់សម្គាល់ ពីព្រោះសូម្បីតែ Saccharomyces cerevisiae និង Homo sapiens—សារពាង្គកាយដែលវិវត្តន៍ពីគ្នា 1.5 ពាន់លានឆ្នាំ—ចែករំលែកច្រើនជាង 51% នៃសំណល់ដូចគ្នានៅក្នុង eL14។ ការបាត់បង់ការអភិរក្សមិនធម្មតានេះពន្យល់ពីមូលហេតុដែល E. cuniculi eL14 បច្ចុប្បន្នត្រូវបានចង្អុលបង្ហាញថាជាប្រូតេអ៊ីន M970_061160 មិនមែនជាប្រូតេអ៊ីន ribosomal eL1427 ទេ។
និង ribosome Microsporidia បានបាត់បង់ផ្នែកបន្ថែម rRNA ES39L ដែលបានលុបបំបាត់ផ្នែកខ្លះនៃកន្លែងភ្ជាប់ប្រូតេអ៊ីន ribosomal eL14។ ក្នុងករណីដែលគ្មាន ES39L ប្រូតេអ៊ីន microspore eL14 ឆ្លងកាត់ការបាត់បង់រចនាសម្ព័ន្ធបន្ទាប់បន្សំ ដែលក្នុងនោះ α-helix ដែលភ្ជាប់ rRNA ពីមុនចុះខ្សោយទៅជារង្វិលជុំប្រវែងអប្បបរមា។ ខ ការតម្រឹមលំដាប់ច្រើនបង្ហាញថាប្រូតេអ៊ីន eL14 ត្រូវបានអភិរក្សយ៉ាងខ្លាំងនៅក្នុងប្រភេទ eukaryotic (អត្តសញ្ញាណលំដាប់ 57% រវាង homologues ផ្សិត និងមនុស្ស) ប៉ុន្តែត្រូវបានអភិរក្សមិនល្អ និងខុសគ្នានៅក្នុង microsporidia (ដែលមិនលើសពី 24% នៃសំណល់គឺដូចគ្នាបេះបិទទៅនឹង homologue eL14)។ ការអភិរក្សលំដាប់មិនល្អ និងភាពប្រែប្រួលរចនាសម្ព័ន្ធបន្ទាប់បន្សំនេះពន្យល់ពីមូលហេតុដែល homologue eL14 មិនដែលត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុង E. cuniculi និងមូលហេតុដែលប្រូតេអ៊ីននេះត្រូវបានគេគិតថាត្រូវបានបាត់បង់នៅក្នុង E. cuniculi។ ផ្ទុយទៅវិញ E. cuniculi eL14 ពីមុនត្រូវបានចង្អុលបង្ហាញថាជាប្រូតេអ៊ីន M970_061160 ដែលសន្មត់។ ការសង្កេតនេះបង្ហាញថា ភាពចម្រុះនៃហ្សែន microsporidia បច្ចុប្បន្នត្រូវបានប៉ាន់ស្មានលើសកម្រិត៖ ហ្សែនមួយចំនួនដែលត្រូវបានគេគិតថាបាត់បង់នៅក្នុង microsporidia តាមពិតត្រូវបានរក្សាទុក ទោះបីជាស្ថិតក្នុងទម្រង់ខុសគ្នាខ្លាំងក៏ដោយ។ ផ្ទុយទៅវិញ ហ្សែនមួយចំនួនត្រូវបានគេគិតថាសរសេរកូដសម្រាប់ហ្សែន microsporidia សម្រាប់ប្រូតេអ៊ីនជាក់លាក់ចំពោះដង្កូវ (ឧទាហរណ៍ ប្រូតេអ៊ីនសម្មតិកម្ម M970_061160) តាមពិតសរសេរកូដសម្រាប់ប្រូតេអ៊ីនចម្រុះដែលមាននៅក្នុង eukaryotes ផ្សេងទៀត។
ការរកឃើញនេះបង្ហាញថា ការខូចទ្រង់ទ្រាយ rRNA អាចនាំឱ្យមានការបាត់បង់យ៉ាងខ្លាំងនៃការអភិរក្សលំដាប់នៅក្នុងប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមដែលនៅជាប់គ្នា ដែលធ្វើឱ្យប្រូតេអ៊ីនទាំងនេះមិនអាចរកឃើញសម្រាប់ការស្វែងរកភាពស្រដៀងគ្នា។ ដូច្នេះ យើងអាចប៉ាន់ស្មានលើសកម្រិតពិតប្រាកដនៃការរិចរិលម៉ូលេគុលនៅក្នុងសារពាង្គកាយហ្សែនតូចៗ ដោយសារប្រូតេអ៊ីនមួយចំនួនដែលត្រូវបានគេគិតថាបាត់បង់ពិតជានៅតែមាន ទោះបីជាមានទម្រង់ប្រែប្រួលខ្លាំងក៏ដោយ។
តើប៉ារ៉ាស៊ីតអាចរក្សាមុខងាររបស់ម៉ាស៊ីនម៉ូលេគុលរបស់វាក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃការកាត់បន្ថយហ្សែនខ្លាំងយ៉ាងដូចម្តេច? ការសិក្សារបស់យើងឆ្លើយសំណួរនេះដោយពិពណ៌នាអំពីរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលស្មុគស្មាញ (រីបូសូម) របស់ E. cuniculi ដែលជាសារពាង្គកាយដែលមានហ្សែន eukaryotic តូចបំផុតមួយ។
វាត្រូវបានគេស្គាល់អស់រយៈពេលជិតពីរទសវត្សរ៍មកហើយថា ម៉ូលេគុលប្រូតេអ៊ីន និង RNA នៅក្នុងប៉ារ៉ាស៊ីតអតិសុខុមប្រាណច្រើនតែខុសពីម៉ូលេគុលដូចគ្នារបស់វានៅក្នុងប្រភេទសត្វមានជីវិតសេរី ពីព្រោះវាខ្វះមជ្ឈមណ្ឌលត្រួតពិនិត្យគុណភាព ត្រូវបានកាត់បន្ថយមកត្រឹម 50% នៃទំហំរបស់វានៅក្នុងអតិសុខុមប្រាណមានជីវិតសេរី។ល។ ការផ្លាស់ប្តូរហ្សែនជាច្រើនដែលធ្វើឱ្យខូចដល់ការបត់ និងមុខងារ។ ឧទាហរណ៍ រីបូសូមនៃសារពាង្គកាយហ្សែនតូចៗ រួមទាំងប៉ារ៉ាស៊ីតក្នុងកោសិកា និងអង់ដូស៊ីមប៊ីយ៉ូនជាច្រើន ត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងខ្វះប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមជាច្រើន និងរហូតដល់មួយភាគបីនៃនុយក្លេអូទីត rRNA បើប្រៀបធៀបទៅនឹងប្រភេទសត្វមានជីវិតសេរី 27, 29, 30, 49។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ របៀបដែលម៉ូលេគុលទាំងនេះដំណើរការនៅក្នុងប៉ារ៉ាស៊ីតនៅតែជាអាថ៌កំបាំង ដែលត្រូវបានសិក្សាជាចម្បងតាមរយៈហ្សែនប្រៀបធៀប។
ការសិក្សារបស់យើងបង្ហាញថារចនាសម្ព័ន្ធនៃម៉ាក្រូម៉ូលេគុលអាចបង្ហាញពីទិដ្ឋភាពជាច្រើននៃការវិវត្តន៍ដែលពិបាកក្នុងការទាញយកចេញពីការសិក្សាហ្សែនប្រៀបធៀបបែបប្រពៃណីនៃប៉ារ៉ាស៊ីតក្នុងកោសិកា និងសារពាង្គកាយដែលត្រូវបានដាក់កម្រិតដោយម្ចាស់ផ្ទះផ្សេងទៀត (រូបភាពបន្ថែមទី 7)។ ឧទាហរណ៍ ឧទាហរណ៍នៃប្រូតេអ៊ីន eL14 បង្ហាញថាយើងអាចប៉ាន់ស្មានលើសកម្រិតជាក់ស្តែងនៃការរិចរិលនៃឧបករណ៍ម៉ូលេគុលនៅក្នុងប្រភេទប៉ារ៉ាស៊ីត។ ប៉ារ៉ាស៊ីតអេនសេហ្វាលីទិកឥឡូវនេះត្រូវបានគេជឿថាមានហ្សែនជាក់លាក់រាប់រយដែលទាក់ទងនឹងមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ លទ្ធផលរបស់យើងបង្ហាញថាហ្សែនដែលហាក់ដូចជាជាក់លាក់មួយចំនួនទាំងនេះគឺពិតជាវ៉ារ្យ៉ង់ខុសគ្នាខ្លាំងនៃហ្សែនដែលមានជាទូទៅនៅក្នុងអ៊ីការីយ៉ូតផ្សេងទៀត។ លើសពីនេះ ឧទាហរណ៍នៃប្រូតេអ៊ីន msL2 បង្ហាញពីរបៀបដែលយើងមើលរំលងប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមថ្មី និងមើលស្រាលមាតិកានៃម៉ាស៊ីនម៉ូលេគុលប៉ារ៉ាស៊ីត។ ឧទាហរណ៍នៃម៉ូលេគុលតូចៗបង្ហាញពីរបៀបដែលយើងអាចមើលរំលងការច្នៃប្រឌិតដ៏ប៉ិនប្រសប់បំផុតនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលប៉ារ៉ាស៊ីតដែលអាចផ្តល់ឱ្យពួកគេនូវសកម្មភាពជីវសាស្រ្តថ្មី។
ប្រសិនបើយើងពិចារណាលើលទ្ធផលទាំងនេះរួមគ្នា លទ្ធផលទាំងនេះជួយបង្កើនការយល់ដឹងរបស់យើងអំពីភាពខុសគ្នារវាងរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលនៃសារពាង្គកាយដែលត្រូវបានដាក់កម្រិតដោយម្ចាស់ផ្ទះ និងសមភាគីរបស់វានៅក្នុងសារពាង្គកាយមានជីវិតដោយសេរី។ យើងបង្ហាញថា ម៉ាស៊ីនម៉ូលេគុល ដែលត្រូវបានគេគិតជាយូរមកហើយថាត្រូវបានកាត់បន្ថយ ទ្រុឌទ្រោម និងងាយនឹងការផ្លាស់ប្តូរហ្សែនផ្សេងៗ ផ្ទុយទៅវិញមានសំណុំនៃលក្ខណៈពិសេសរចនាសម្ព័ន្ធមិនធម្មតាដែលត្រូវបានមើលរំលងជាប្រព័ន្ធ។
ម៉្យាងវិញទៀត បំណែក rRNA ដែលមិនធំដុំ និងបំណែករលាយដែលយើងបានរកឃើញនៅក្នុងរីបូសូមនៃ E. cuniculi បង្ហាញថា ការកាត់បន្ថយហ្សែនអាចផ្លាស់ប្តូរសូម្បីតែផ្នែកទាំងនោះនៃយន្តការម៉ូលេគុលមូលដ្ឋានដែលត្រូវបានរក្សាទុកក្នុងដែនទាំងបីនៃជីវិត - បន្ទាប់ពីជិត 3.5 ពាន់លានឆ្នាំនៃការវិវត្តន៍ឯករាជ្យនៃប្រភេទសត្វ។
បំណែក rRNA ដែលមិនហើម និងរលាយក្នុងរីបូសូម E. cuniculi មានការចាប់អារម្មណ៍ជាពិសេសនៅក្នុងពន្លឺនៃការសិក្សាពីមុនអំពីម៉ូលេគុល RNA នៅក្នុងបាក់តេរី endosymbiotic។ ឧទាហរណ៍ នៅក្នុង aphid endosymbiont Buchnera aphidicola ម៉ូលេគុល rRNA និង tRNA ត្រូវបានបង្ហាញថាមានរចនាសម្ព័ន្ធដែលងាយនឹងសីតុណ្ហភាពដោយសារតែភាពលំអៀងនៃសមាសភាព A+T និងសមាមាត្រខ្ពស់នៃគូមូលដ្ឋានដែលមិនមែនជា canonical20,50។ ការផ្លាស់ប្តូរទាំងនេះនៅក្នុង RNA ក៏ដូចជាការផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងម៉ូលេគុលប្រូតេអ៊ីន ឥឡូវនេះត្រូវបានគេគិតថាទទួលខុសត្រូវចំពោះការពឹងផ្អែកខ្លាំងពេកនៃ endosymbionts លើដៃគូ និងអសមត្ថភាពរបស់ endosymbionts ក្នុងការផ្ទេរកំដៅ 21, 23។ ទោះបីជាប៉ារ៉ាស៊ីត microsporidia rRNA មានការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធខុសគ្នាក៏ដោយ លក្ខណៈនៃការផ្លាស់ប្តូរទាំងនេះបង្ហាញថា ស្ថេរភាពកម្ដៅថយចុះ និងការពឹងផ្អែកខ្ពស់លើប្រូតេអ៊ីន chaperone អាចជាលក្ខណៈទូទៅនៃម៉ូលេគុល RNA នៅក្នុងសារពាង្គកាយដែលមានហ្សែនថយចុះ។
ម៉្យាងវិញទៀត រចនាសម្ព័ន្ធរបស់យើងបង្ហាញថា ប៉ារ៉ាស៊ីតមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀបានវិវត្តន៍សមត្ថភាពពិសេសមួយដើម្បីទប់ទល់នឹង rRNA និងបំណែកប្រូតេអ៊ីនដែលត្រូវបានអភិរក្សយ៉ាងទូលំទូលាយ ដោយអភិវឌ្ឍសមត្ថភាពក្នុងការប្រើប្រាស់សារធាតុរំលាយអាហារតូចៗជាច្រើន និងងាយស្រួលរកបានជាគំរូរចនាសម្ព័ន្ធនៃ rRNA និងបំណែកប្រូតេអ៊ីនដែលទ្រុឌទ្រោម។ ការរិចរិលរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុល។ មតិនេះត្រូវបានគាំទ្រដោយការពិតដែលថាម៉ូលេគុលតូចៗដែលផ្តល់សំណងសម្រាប់ការបាត់បង់បំណែកប្រូតេអ៊ីននៅក្នុង rRNA និងរីបូសូមនៃ E. cuniculi ភ្ជាប់ទៅនឹងសំណល់ជាក់លាក់នៃមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀនៅក្នុងប្រូតេអ៊ីន uL15 និង eL30។ នេះបង្ហាញថាការភ្ជាប់ម៉ូលេគុលតូចៗទៅនឹងរីបូសូមអាចជាផលិតផលនៃការជ្រើសរើសវិជ្ជមាន ដែលការផ្លាស់ប្តូរជាក់លាក់នៃមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀនៅក្នុងប្រូតេអ៊ីនរីបូសូមត្រូវបានជ្រើសរើសសម្រាប់សមត្ថភាពរបស់ពួកគេក្នុងការបង្កើនភាពស្និទ្ធស្នាលនៃរីបូសូមសម្រាប់ម៉ូលេគុលតូចៗ ដែលអាចនាំឱ្យមានសារពាង្គកាយរីបូសូមដែលមានប្រសិទ្ធភាពជាងមុន។ ការរកឃើញនេះបង្ហាញពីការច្នៃប្រឌិតដ៏ឆ្លាតវៃមួយនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលនៃប៉ារ៉ាស៊ីតអតិសុខុមប្រាណ និងផ្តល់ឱ្យយើងនូវការយល់ដឹងកាន់តែច្បាស់អំពីរបៀបដែលរចនាសម្ព័ន្ធម៉ូលេគុលប៉ារ៉ាស៊ីតរក្សាមុខងាររបស់វាទោះបីជាមានការវិវត្តន៍កាត់បន្ថយក៏ដោយ។
បច្ចុប្បន្ននេះ ការកំណត់អត្តសញ្ញាណម៉ូលេគុលតូចៗទាំងនេះនៅតែមិនច្បាស់លាស់។ វាមិនច្បាស់ទេថាហេតុអ្វីបានជារូបរាងរបស់ម៉ូលេគុលតូចៗទាំងនេះនៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធរីបូសូមខុសគ្នារវាងប្រភេទមីក្រូស្ព័ររីឌៀ។ ជាពិសេស វាមិនច្បាស់ទេថាហេតុអ្វីបានជាការចងនុយក្លេអូទីតត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅក្នុងរីបូសូមនៃ E. cuniculi និង P. locustae ហើយមិនមែននៅក្នុងរីបូសូមនៃ V. necatrix ទេ ទោះបីជាមានវត្តមាននៃសំណល់ F170 នៅក្នុងប្រូតេអ៊ីន eL20 និង K172 នៃ V. necatrix ក៏ដោយ។ ការលុបនេះអាចបណ្តាលមកពីសំណល់ 43 uL6 (ដែលមានទីតាំងនៅជាប់នឹងហោប៉ៅចងនុយក្លេអូទីត) ដែលជា tyrosine នៅក្នុង V. necatrix មិនមែន threonine នៅក្នុង E. cuniculi និង P. locustae ទេ។ ខ្សែសង្វាក់ចំហៀងអារ៉ូម៉ាទិចដ៏ធំនៃ Tyr43 អាចជ្រៀតជ្រែកជាមួយនឹងការចងនុយក្លេអូទីតដោយសារតែការត្រួតស៊ីគ្នានៃស្តេរិច។ ម៉្យាងវិញទៀត ការលុបនុយក្លេអូទីតដែលអាចមើលឃើញអាចបណ្តាលមកពីគុណភាពបង្ហាញទាបនៃការថតរូបភាព cryo-EM ដែលរារាំងការធ្វើគំរូនៃបំណែករីបូសូម V. necatrix។
ម៉្យាងវិញទៀត ការងាររបស់យើងបង្ហាញថាដំណើរការនៃការរលួយហ្សែនអាចជាកម្លាំងច្នៃប្រឌិតមួយ។ ជាពិសេស រចនាសម្ព័ន្ធនៃរីបូសូម E. cuniculi បង្ហាញថាការបាត់បង់ rRNA និងបំណែកប្រូតេអ៊ីននៅក្នុងរីបូសូមមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀបង្កើតសម្ពាធវិវត្តដែលជំរុញការផ្លាស់ប្តូររចនាសម្ព័ន្ធរីបូសូម។ វ៉ារ្យ៉ង់ទាំងនេះកើតឡើងឆ្ងាយពីកន្លែងសកម្មនៃរីបូសូម ហើយហាក់ដូចជាជួយរក្សា (ឬស្តារ) ការផ្គុំរីបូសូមល្អបំផុតដែលបើមិនដូច្នោះទេនឹងត្រូវបានរំខានដោយ rRNA ដែលត្រូវបានកាត់បន្ថយ។ នេះបង្ហាញថា ការច្នៃប្រឌិតដ៏សំខាន់មួយនៃរីបូសូមមីក្រូស្ប៉ូរីឌៀហាក់ដូចជាបានវិវត្តទៅជាតម្រូវការដើម្បីទប់ស្កាត់ការរសាត់ហ្សែន។
ប្រហែលជារឿងនេះត្រូវបានបង្ហាញយ៉ាងល្អបំផុតដោយការចងនុយក្លេអូទីត ដែលមិនធ្លាប់មាននៅក្នុងសារពាង្គកាយដទៃទៀតរហូតមកដល់ពេលនេះ។ ការពិតដែលថាសំណល់ចងនុយក្លេអូទីតមានវត្តមាននៅក្នុងមីក្រូស្ព័ររីឌៀធម្មតា ប៉ុន្តែមិនមែននៅក្នុងអឺការីយ៉ូតផ្សេងទៀតទេ បង្ហាញថាកន្លែងចងនុយក្លេអូទីតមិនមែនគ្រាន់តែជាសំណល់ដែលកំពុងរង់ចាំការបាត់ខ្លួន ឬកន្លែងចុងក្រោយសម្រាប់ rRNA ត្រូវបានស្ដារឡើងវិញទៅជាទម្រង់នុយក្លេអូទីតនីមួយៗនោះទេ។ ផ្ទុយទៅវិញ កន្លែងនេះហាក់ដូចជាលក្ខណៈពិសេសមានប្រយោជន៍ដែលអាចវិវត្តន៍ក្នុងរយៈពេលជាច្រើនជុំនៃការជ្រើសរើសវិជ្ជមាន។ កន្លែងចងនុយក្លេអូទីតអាចជាផលិតផលរងនៃការជ្រើសរើសធម្មជាតិ៖ នៅពេលដែល ES39L ត្រូវបានរិចរិល មីក្រូស្ព័ររីឌៀត្រូវបានបង្ខំឱ្យស្វែងរកសំណងដើម្បីស្តារជីវសាស្ត្ររីបូសូមល្អប្រសើរបំផុតក្នុងករណីដែលគ្មាន ES39L។ ដោយសារនុយក្លេអូទីតនេះអាចធ្វើត្រាប់តាមទំនាក់ទំនងម៉ូលេគុលនៃនុយក្លេអូទីត A3186 នៅក្នុង ES39L ម៉ូលេគុលនុយក្លេអូទីតក្លាយជាប្លុកសំណង់នៃរីបូសូម ដែលការចងរបស់វាត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងបន្ថែមទៀតដោយការផ្លាស់ប្តូរនៃលំដាប់ eL30។
ទាក់ទងនឹងការវិវត្តន៍ម៉ូលេគុលនៃប៉ារ៉ាស៊ីតក្នុងកោសិកា ការសិក្សារបស់យើងបង្ហាញថាកម្លាំងនៃការជ្រើសរើសធម្មជាតិរបស់ដាវីន និងការរសាត់ហ្សែននៃការពុកផុយហ្សែនមិនដំណើរការស្របគ្នាទេ ប៉ុន្តែមានលំយោល។ ទីមួយ ការរសាត់ហ្សែនលុបបំបាត់លក្ខណៈពិសេសសំខាន់ៗនៃជីវម៉ូលេគុល ដែលធ្វើឱ្យការសងប្រាក់វិញត្រូវការយ៉ាងខ្លាំង។ មានតែនៅពេលដែលប៉ារ៉ាស៊ីតបំពេញតម្រូវការនេះតាមរយៈការជ្រើសរើសធម្មជាតិរបស់ដាវីនប៉ុណ្ណោះ ទើបម៉ាក្រូម៉ូលេគុលរបស់វាមានឱកាសអភិវឌ្ឍលក្ខណៈគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ និងច្នៃប្រឌិតបំផុតរបស់វា។ អ្វីដែលសំខាន់នោះ ការវិវត្តន៍នៃកន្លែងភ្ជាប់នុយក្លេអូទីតនៅក្នុងរីបូសូម E. cuniculi បង្ហាញថាគំរូនៃការវិវត្តន៍ម៉ូលេគុលដែលបាត់បង់ទៅទទួលបាននេះមិនត្រឹមតែធ្វើឱ្យការផ្លាស់ប្តូរដែលបង្កគ្រោះថ្នាក់ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែពេលខ្លះផ្តល់មុខងារថ្មីទាំងស្រុងលើម៉ាក្រូម៉ូលេគុលប៉ារ៉ាស៊ីត។
គំនិតនេះស្របនឹងទ្រឹស្តីលំនឹងចល័តរបស់ Sewell Wright ដែលចែងថាប្រព័ន្ធជ្រើសរើសធម្មជាតិដ៏តឹងរ៉ឹងកំណត់សមត្ថភាពរបស់សារពាង្គកាយក្នុងការច្នៃប្រឌិតថ្មី51,52,53។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រសិនបើការរសាត់ហ្សែនរំខានដល់ការជ្រើសរើសធម្មជាតិ ការរសាត់ទាំងនេះអាចបង្កើតការផ្លាស់ប្តូរដែលមិនមែនជាការសម្របខ្លួន (ឬសូម្បីតែបង្កគ្រោះថ្នាក់) ដោយខ្លួនវាផ្ទាល់ ប៉ុន្តែនាំឱ្យមានការផ្លាស់ប្តូរបន្ថែមទៀតដែលផ្តល់នូវសម្បទាខ្ពស់ជាងមុន ឬសកម្មភាពជីវសាស្រ្តថ្មី។ ក្របខ័ណ្ឌរបស់យើងគាំទ្រគំនិតនេះដោយបង្ហាញថាការផ្លាស់ប្តូរប្រភេទដូចគ្នាដែលកាត់បន្ថយផ្នត់ និងមុខងាររបស់ជីវម៉ូលេគុលហាក់ដូចជាកេះចម្បងសម្រាប់ការកែលម្អរបស់វា។ ស្របតាមគំរូវិវត្តន៍ឈ្នះ-ឈ្នះ ការសិក្សារបស់យើងបង្ហាញថាការរលួយហ្សែន ដែលត្រូវបានមើលឃើញជាប្រពៃណីថាជាដំណើរការ degenerative ក៏ជាកត្តាជំរុញដ៏សំខាន់នៃការច្នៃប្រឌិតផងដែរ ជួនកាល និងប្រហែលជាសូម្បីតែជាញឹកញាប់ដែលអនុញ្ញាតឱ្យម៉ាក្រូម៉ូលេគុលទទួលបានសកម្មភាពប៉ារ៉ាស៊ីតថ្មី។ អាចប្រើប្រាស់វាបាន។