Spas ji bo serdana Nature.com. Guhertoya geroka ku hûn bikar tînin piştgiriya CSS-ê bi sînor e. Ji bo ezmûna çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn gerokek nûvekirî bikar bînin (an jî Moda Lihevhatinê di Internet Explorer-ê de neçalak bikin). Di vê navberê de, ji bo ku piştgiriya domdar misoger bikin, em ê malperê bêyî şêwaz û JavaScript-ê nîşan bidin.
Pêşveçûna parazîtên mîkrobî di navbera hilbijartina xwezayî de, ku dibe sedema başbûna parazîtan, û drifta genetîkî, ku dibe sedema windakirina genan ji hêla parazîtan ve û komkirina mutasyonên zirardar, dihewîne. Li vir, ji bo ku em fêm bikin ka ev pêşveçûn çawa li ser asta makromolekulek yekane çêdibe, em avahiya krîo-EM ya rîbozoma Encephalitozoon cuniculi, organîzmayek eukaryotîk ku yek ji genomên herî piçûk ên di xwezayê de ye, vedibêjin. Kêmkirina zêde ya rRNA di rîbozomên E. cuniculi de bi guhertinên avahîsaziyê yên bêhempa re tê, wekî pêşveçûna girêdanên rRNA yên hevgirtî yên berê nenas û rRNA bêyî bilbilan. Wekî din, rîbozoma E. cuniculi bi pêşxistina şiyana karanîna molekulên piçûk wekî mîmîkên avahîsaziyê yên perçeyên rRNA yên hilweşiyayî û proteînan, ji windabûna perçeyên rRNA û proteînan sax ma. Bi tevahî, em nîşan didin ku avahiyên molekulî yên ku demek dirêj dihat fikirîn ku kêm dibin, xirab dibin û dibin mijara mutasyonên lawazker, hejmarek mekanîzmayên tezmînatê hene ku wan tevî girjbûnên molekulî yên zêde çalak dihêlin.
Ji ber ku piraniya komên parazîtên mîkrobî amûrên molekulî yên bêhempa hene da ku mêvandarên xwe bikar bînin, em pir caran neçar in ku ji bo komên cûda yên parazîtan dermanên cûda pêşve bibin1,2. Lêbelê, delîlên nû destnîşan dikin ku hin aliyên pêşveçûna parazîtan hevgirtî ne û bi piranî pêşbînîkirî ne, ku bingehek potansiyel ji bo destwerdanên dermankirinê yên berfireh di parazîtên mîkrobî de nîşan dide3,4,5,6,7,8,9.
Xebatên berê meyleke hevpar a pêşketinê di parazîtên mîkrobî de destnîşan kiriye ku jê re kêmkirina genoma an jî hilweşîna genoma tê gotin10,11,12,13. Lêkolînên heyî nîşan didin ku dema mîkroorganîzma dev ji şêwaza jiyana xwe ya azad berdidin û dibin parazîtên navxaneyî (an endosîmbîyont), genoma wan di nav mîlyonan salan de metamorfozên hêdî lê ecêb derbas dikin9,11. Di pêvajoyek ku wekî hilweşîna genoma tê zanîn de, parazîtên mîkrobî mutasyonên zirardar kom dikin ku gelek genên berê yên girîng vediguherînin pseudogenan, ku dibe sedema windabûna genan a hêdî hêdî û hilweşîna mutasyonê14,15. Ev hilweşîn dikare heta %95ê genên di organîzmayên navxaneyî yên herî kevin de li gorî cureyên jiyana azad ên nêzîk tune bike. Bi vî awayî, pêşveçûna parazîtên navxaneyî şerekî kişandina di navbera du hêzên dijber de ye: hilbijartina xwezayî ya Darwîn, ku dibe sedema başbûna parazîtan, û hilweşîna genoma, ku parazîtan diavêje nav jibîrkirinê. Parazît çawa kariye ji vê şerê kişandinê derkeve û çalakiya avahiya xwe ya molekulî biparêze, hîn ne diyar e.
Her çend mekanîzmaya hilweşîna genomê bi tevahî nehatibe famkirin jî, xuya ye ku ew bi giranî ji ber guherîna genetîkî ya pir caran çêdibe. Ji ber ku parazît di nifûsên piçûk, bêcins û bi sînor ên genetîkî de dijîn, ew nikarin bi bandor mutasyonên zirardar ên ku carinan di dema dubarebûna DNA-yê de çêdibin ji holê rakin. Ev dibe sedema kombûna mutasyonên zirardar ên bêveger û kêmkirina genoma parazîtê. Di encamê de, parazît ne tenê genên ku êdî ji bo domandina wê di hawîrdora nav hucreyê de ne hewce ne winda dike. Nekarîna nifûsên parazîtê ye ku bi bandor mutasyonên zirardar ên sporadîk ji holê rakin ku dibe sedema ku ev mutasyon li seranserê genomê, tevî genên wan ên herî girîng, kom bibin.
Piraniya têgihîştina me ya niha ya li ser kêmkirina genomê tenê li ser berawirdkirina rêzikên genomê ye, bi kêmtir balkişandina li ser guhertinên di molekulên rastîn ên ku fonksiyonên paqijiyê pêk tînin û wekî hedefên potansiyel ên dermanan xizmet dikin. Lêkolînên berawirdî nîşan dane ku barê mutasyonên mîkrobî yên zirardar ên navxaneyî xuya dike ku proteîn û asîdên nukleîk ji bo şaşpêçandin û kombûnê meyildar dike, wan bêtir girêdayî şaperonê dike û ji germê re pir hesas dike19,20,21,22,23. Wekî din, gelek parazît - pêşveçûna serbixwe carinan bi qasî 2.5 mîlyar salan ji hev dûr in - windabûnek wekhev a navendên kontrola kalîteyê di senteza proteînê5,6 û mekanîzmayên tamîrkirina DNA-yê de jiyan kirin24. Lêbelê, di derbarê bandora şêwaza jiyana navxaneyî li ser hemî taybetmendiyên din ên makromolekulên hucreyî de, di nav de adaptasyona molekulî bi barek zêde ya mutasyonên zirardar re, hindik tê zanîn.
Di vê xebatê de, ji bo ku em pêşveçûna proteîn û asîdên nukleîk ên mîkroorganîzmayên navxaneyî çêtir fam bikin, me avahiya rîbozomên parazîta navxaneyî Encephalitozoon cuniculi destnîşan kir. E. cuniculi organîzmayek mîna fungî ye ku aîdî komek mîkrosporîdiyên parazît e ku genomên eukaryotîk ên neasayî piçûk in û ji ber vê yekê wekî organîzmayên model têne bikar anîn da ku hilweşîna genomê lêkolîn bikin25,26,27,28,29,30. Di demên dawî de, avahiya rîbozoma krîo-EM ji bo genomên Microsporidia, Paranosema locustae, û Vairimorpha necatrix31,32 (~ genoma 3.2 Mb) ên bi nermî kêmkirî hate destnîşankirin. Ev avahî pêşniyar dikin ku hin windabûna amplîfîkasyona rRNA bi pêşkeftina têkiliyên nû di navbera proteînên rîbozomal ên cîran an jî bi destxistina proteînên rîbozomal ên msL131,32 yên nû ve tê telafî kirin. Cureyên Encephalitozoon (genom ~2.5 mîlyon bp), digel xizmê xwe yê herî nêzîk Ordospora, asta herî dawî ya kêmkirina genoma di eukaryotan de nîşan didin - ew kêmtir ji 2000 genên kodkirina proteînê hene, û tê payîn ku rîbozomên wan ne tenê ji perçeyên berfirehkirina rRNA (perçeyên rRNA yên ku rîbozomên eukaryotîk ji rîbozomên bakterî cuda dikin) bêpar bin, lê di heman demê de çar proteînên rîbozomal jî ji ber nebûna homologên wan di genoma E. cuniculi de hebin26,27,28. Ji ber vê yekê, me encam da ku rîbozoma E. cuniculi dikare stratejiyên berê nenas ji bo adaptasyona molekulî ya li hember hilweşîna genoma eşkere bike.
Avahiya me ya krîo-EM rîbozoma sîtoplazmayî ya eukaryotîk a herî biçûk temsîl dike ku tê taybetmendîkirin û têgihîştinê peyda dike ka asta dawî ya kêmkirina genomê çawa bandorê li avahî, civandin û pêşveçûna makîneya molekulî ya ku ji bo şaneyê yekgirtî ye dike. Me dît ku rîbozoma E. cuniculi gelek prensîbên berfireh ên pêçandina RNA û civandina rîbozomê binpê dike, û proteînek rîbozomal a nû, ku berê nenas bû, keşf kir. Bi awayekî neçaverêkirî, em nîşan didin ku rîbozomên mîkrosporîdyayê şiyana girêdana molekulên piçûk pêş xistine, û texmîn dikin ku qutkirinên di rRNA û proteînan de nûbûnên evolusyonî çêdikin ku di dawiyê de dibe ku taybetmendiyên kêrhatî bidin rîbozomê.
Ji bo baştirkirina têgihîştina me ya li ser pêşveçûna proteîn û asîdên nukleîk di organîzmayên navxaneyî de, me biryar da ku sporên E. cuniculi ji kulturên şaneyên memikan ên vegirtî veqetînin da ku rîbozomên wan paqij bikin û avahiya van rîbozoman diyar bikin. Bidestxistina hejmareke mezin ji mîkrosporîdiya parazît dijwar e ji ber ku mîkrosporîdiya nikare di navgînek xurek de were çandin. Di şûna wê de, ew tenê di hundurê şaneya mêvandar de mezin dibin û zêde dibin. Ji ber vê yekê, ji bo bidestxistina biyomasa E. cuniculi ji bo paqijkirina rîbozomê, me xeta şaneya gurçikê ya memikan RK13 bi sporên E. cuniculi vegirtî kir û van şaneyên vegirtî çend hefteyan çandin da ku E. cuniculi mezin bibe û zêde bibe. Bi karanîna qatek yekane ya şaneya vegirtî ya bi qasî nîv metreçargoşe, em karîn bi qasî 300 mg sporên Microsporidia paqij bikin û wan bikar bînin da ku rîbozoman veqetînin. Dûv re me sporên paqijkirî bi mûyên cam parçe kirin û rîbozomên xav bi karanîna parçekirina polîetîlen glîkol a gav bi gav a lîzatan veqetandin. Vê yekê rê da me ku em bi qasî 300 µg rîbozomên E. cuniculi yên xav ji bo analîza avahîsaziyê bidest bixin.
Piştre me wêneyên krîo-EM bi karanîna nimûneyên rîbozomê yên encamgirtî berhev kirin û van wêneyan bi karanîna maskên ku bi yekîneya mezin a rîbozomal, serê yekîneya piçûk û yekîneya piçûk re têkildar in, pêvajo kirin. Di vê pêvajoyê de, me wêneyên nêzîkî 108,000 perçeyên rîbozomal berhev kirin û wêneyên krîo-EM bi çareseriya 2.7 Å hesab kirin (Wêneyên Pêvek 1-3). Piştre me wêneyên krîo-EM bikar anîn da ku rRNA, proteîna rîbozomal û faktora hibernasyonê Mdf1 a bi rîbozomên E. cuniculi ve girêdayî model bikin (Wêne 1a, b).
a Avahiya rîbozoma E. cuniculi di kompleksê de bi faktora hibernasyonê Mdf1 (pdb id 7QEP). b Nexşeya faktora hibernasyonê Mdf1 ku bi rîbozoma E. cuniculi ve girêdayî ye. c Nexşeya avahiya duyemîn ku rRNA-ya vegerandî di cureyên Mîkrosporîdiyan de bi avahiyên rîbozomal ên naskirî re berawird dike. Panel cihê perçeyên rRNA-ya zêdekirî (ES) û cihên çalak ên rîbozomê nîşan didin, di nav de cihê dekodkirinê (DC), xeleka sarcinicin (SRL), û navenda peptidyl transferase (PTC). d Tîrbûna elektronê ya ku bi navenda peptidyl transferase ya rîbozoma E. cuniculi re têkildar e, nîşan dide ku ev cihê katalîtîk di parazîta E. cuniculi û mêvandarên wê de, di nav de H. sapiens, heman avahî heye. e, f Densiya elektronê ya navenda dekodkirinê (e) û avahiya şematîk a navenda dekodkirinê (f) nîşan didin ku E. cuniculi di gelek eukaryotên din de li şûna A1491 (hejmartina E. coli) bermayiyên U1491 hene. Ev guhertin nîşan dide ku E. cuniculi dibe ku li hember antîbiyotîkên ku vê navenda çalak hedef digirin hesas be.
Berevajî avahiyên berê yên rîbozomên V. necatrix û P. locustae (her du avahî jî heman malbata mîkrosporidia Nosematidae temsîl dikin û pir dişibin hev), 31,32 rîbozomên E. cuniculi gelek pêvajoyên parçebûna rRNA û proteînê derbas dikin. Denaturasyona bêtir (Wêneyên Pêvek 4-6). Di rRNA de, guhertinên herî berbiçav windabûna tevahî ya perçeya rRNA ya 25S ya zêdekirî ES12L û hilweşîna qismî ya helîksên h39, h41, û H18 bûn (Wêne 1c, Wêneya Pêvek 4). Di nav proteînên rîbozomal de, guhertinên herî berbiçav windabûna tevahî ya proteîna eS30 û kurtkirina proteînên eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17, û eS7 bûn (Wêneyên Pêvek 4, 5).
Ji ber vê yekê, kêmkirina zêde ya genomên cureyên Encephalotozooon/Ordospora di avahiya wan a rîbozomê de jî tê xuyakirin: Rîbozomên E. cuniculi di rîbozomên sîtoplazmayî yên eukaryotîk de ku di bin taybetmendiya avahîsaziyê de ne, windakirina herî dramatîk a naveroka proteînê dijîn, û ew tewra ew rRNA û perçeyên proteînê yên ku ne tenê di eukaryotan de, lê di heman demê de di sê qadên jiyanê de jî bi berfirehî têne parastin jî nînin. Avahiya rîbozoma E. cuniculi modela molekulî ya yekem ji bo van guhertinan peyda dike û bûyerên pêşveçûnê eşkere dike ku ji hêla hem genomîkên berawirdî û hem jî lêkolînên avahiya bîyomolekuler a navxaneyî ve hatine paşguh kirin (Wêneya Pêvek 7). Li jêr, em her yek ji van bûyeran digel eslê wan ê pêşveçûnê yê muhtemel û bandora wan a potansiyel li ser fonksiyona rîbozomê vedibêjin.
Paşê me dît ku, ji bilî qutkirinên mezin ên rRNA, rîbozomên E. cuniculi li yek ji cihên xwe yên çalak guhertoyên rRNA hene. Her çend navenda peptîdîl transferazê ya rîbozoma E. cuniculi xwedî heman avahîyê wekî rîbozomên din ên eukaryotîk be jî (Wêne 1d), navenda dekodkirinê ji ber guhertoya rêzê li nukleotîd 1491 cuda ye (hejmartina E. coli, Wêne 1e, f). Ev çavdêrî girîng e ji ber ku cihê dekodkirina rîbozomên eukaryotîk bi gelemperî bermayiyên G1408 û A1491 li gorî bermayiyên celebê bakterî A1408 û G1491 dihewîne. Ev guherîn bingeha hesasiyeta cûda ya rîbozomên bakterî û eukaryotîk li hember malbata amînoglîkozîd a antîbiyotîkên rîbozomal û molekulên din ên piçûk ên ku cihê dekodkirinê hedef digirin, vedihewîne. Li cihê dekodkirina rîbozoma E. cuniculi, bermayiya A1491 bi U1491 hate guheztin, ku potansiyel ji bo molekulên piçûk ên ku vê cihê çalak hedef digirin navgînek girêdanê ya bêhempa diafirîne. Heman varyanta A14901 di mîkrosporîdiyên din ên wekî P. locustae û V. necatrix de jî heye, ev yek nîşan dide ku ew di nav cureyên mîkrosporîdiyan de pir belav e (Wêne 1f).
Ji ber ku nimûneyên rîbozomên E. cuniculi yên me ji sporên metabolîk ên neçalak hatine veqetandin, me nexşeya krîo-EM ya E. cuniculi ji bo girêdana rîbozomê ya ku berê di bin şert û mercên stres an birçîbûnê de hatiye vegotin ceriband. Faktorên Hibernasyonê 31,32,36,37, 38. Me avahiya berê ya rîbozoma hibernasyonê ya ku berê hatiye damezrandin bi nexşeya krîo-EM ya rîbozoma E. cuniculi re hevber kir. Ji bo dockingê, rîbozomên S. cerevisiae di kompleksê de bi faktora hibernasyonê Stm138, rîbozomên kêzikan di kompleksê de bi faktora Lso232, û rîbozomên V. necatrix di kompleksê de bi faktorên Mdf1 û Mdf231 hatin bikar anîn. Di heman demê de, me dît ku dendika krîo-EM bi faktora bêhnvedanê Mdf1 re têkildar e. Mîna girêdana Mdf1 bi rîbozoma V. necatrix, Mdf1 jî bi rîbozoma E. cuniculi ve girêdide, li wir cihê E yê rîbozomê asteng dike, dibe ku dema sporên parazît piştî neçalakbûna laş ji hêla metabolîk ve neçalak dibin, dibe ku alîkariya peydakirina rîbozoman bike (Wêne 2).
Mdf1 cihê E yê rîbozomê asteng dike, ku xuya dike ku dema sporên parazît ji hêla metabolîk ve neçalak dibin, dibe alîkar ku rîbozom bêçalak bibe. Di avahiya rîbozoma E. cuniculi de, me dît ku Mdf1 têkiliyek berê nenas bi stûna rîbozomê L1 re çêdike, ew beşa rîbozomê ku di dema senteza proteînê de berdana tRNA-ya deasîlkirî ji rîbozomê hêsan dike. Ev têkilî nîşan didin ku Mdf1 ji rîbozomê bi karanîna heman mekanîzmaya tRNA-ya deasîlkirî ji hev vediqete, û ravekirinek gengaz peyda dike ka rîbozom çawa Mdf1 ji holê radike da ku senteza proteînê ji nû ve çalak bike.
Lêbelê, avahiya me têkiliyek nenas di navbera Mdf1 û lingê rîbozomê L1 (beşa rîbozomê ku di dema senteza proteînê de alîkariya berdana tRNA ya deasîlkirî ji rîbozomê dike) eşkere kir. Bi taybetî, Mdf1 heman têkiliyên wekî beşa milê molekula tRNA ya deasîlkirî bikar tîne (Wêne 2). Ev modela molekulî ya berê nenas nîşan da ku Mdf1 ji rîbozomê bi karanîna heman mekanîzmaya tRNA ya deasîlkirî ji hev vediqete, ku rave dike ka rîbozom çawa vê faktora hibernasyonê ji holê radike da ku senteza proteînê ji nû ve çalak bike.
Dema ku me modela rRNA ava kir, me dît ku rîbozoma E. cuniculi perçeyên rRNA yên bi awayekî anormal pêçayî hene, ku me jê re rRNA ya hevgirtî got (Wêne 3). Di rîbozoman de ku sê qadên jiyanê vedihewîne, rRNA di nav avahiyên ku piraniya rRNA an bingehên wan çêdibin û bi hev re dipêçin an jî bi proteînên rîbozomal re têkilî daynin38,39,40. Lêbelê, di rîbozomên E. cuniculi de, xuya ye ku rRNA bi veguherandina hin helîksên xwe bo herêmên rRNA yên vekirî vê prensîba pêçandinê binpê dikin.
Pêkhateya helîksa rRNA ya H18 25S di S. cerevisiae, V. necatrix, û E. cuniculi de. Bi gelemperî, di rîbozomên ku sê qadên jiyanê vedihewînin de, ev girêdan dibe helîksek RNA ku 24 heta 34 bermayiyan dihewîne. Berevajî vê, di Mîkrosporîdiya de, ev girêdana rRNA hêdî hêdî kêm dibe bo du girêdanên dewlemend bi ûrîdîn ên yek-telî ku tenê 12 bermayiyan dihewînin. Piraniya van bermayiyan di bin bandora çareserkeran de ne. Wêne nîşan dide ku mîkrosporîdiya parazît prensîbên giştî yên pêçandina rRNA binpê dike, ku tê de bingehên rRNA bi gelemperî bi bingehên din ve girêdayî ne an jî di têkiliyên rRNA-proteîn de beşdar in. Di mîkrosporîdiya de, hin perçeyên rRNA qatek nebaş digirin, ku tê de helîksa rRNA ya berê dibe perçeyek yek-telî ku hema hema bi xêzek rasterast dirêj dibe. Hebûna van herêmên neasayî dihêle ku rRNA ya mîkrosporîdiya bi karanîna hejmareke kêm a bingehên RNA perçeyên rRNA yên dûr ve girêbide.
Nimûneya herî berbiçav a vê veguherîna evolusyonî di helîksa rRNA ya H18 25S de dikare were dîtin (Wêne 3). Di cureyên ji E. coli bigire heya mirovan de, bingehên vê helîksa rRNA 24-32 nukleotîd dihewîne, ku helîksek hinekî ne rêkûpêk çêdike. Di avahiyên rîbozomal ên ku berê ji V. necatrix û P. locustae hatine destnîşankirin,31,32 de bingehên helîksa H18 qismî nepêçayî ne, lê cotkirina bingehên nukleotîd tê parastin. Lêbelê, di E. cuniculi de ev perçeya rRNA dibe girêdanên herî kurt 228UUUGU232 û 301UUUUUUUUU307. Berevajî perçeyên rRNA yên tîpîk, ev girêdanên dewlemend bi ûrîdînê napêçin an jî têkiliyek berfireh bi proteînên rîbozomal re çênakin. Di şûna wê de, ew avahiyên vekirî-çareser û bi tevahî vekirî digirin ku tê de têlên rRNA hema hema rasterast dirêj dibin. Ev şekildana dirêjkirî rave dike ka çawa E. cuniculi tenê 12 bingehên RNA bikar tîne da ku valahiya 33 Å di navbera helîksên rRNA yên H16 û H18 de tijî bike, di heman demê de cureyên din ji bo tijîkirina valahiya herî kêm du qat zêdetir bingehên rRNA hewce dikin.
Bi vî awayî, em dikarin nîşan bidin ku, bi rêya pêçandina enerjîk a nebaş, mîkrosporîdiya parazît stratejiyek pêşxistiye da ku tewra wan beşên rRNA-yê yên ku di sê qadên jiyanê de bi berfirehî di nav cureyan de parastî mane jî girêbide. Bi eşkere, bi berhevkirina mutasyonên ku helîksên rRNA vediguherînin girêdanên polî-U yên kurt, E. cuniculi dikare perçeyên rRNA-yê yên neasayî çêbike ku bi qasî ku pêkan kêm nukleotîd dihewîne ji bo girêdana perçeyên rRNA-yê yên dûr. Ev dibe alîkar ku were ravekirin ka mîkrosporîdiya çawa kêmbûnek dramatîk di avahiya xwe ya molekulî ya bingehîn de bi dest xistiye bêyî ku yekparçeyiya xwe ya avahî û fonksiyonel winda bike.
Taybetmendiyeke din a neasayî ya rRNA ya E. cuniculi ew e ku rRNA bêyî qalindbûnê xuya dibe (Wêne 4). Piçûkbûn nukleotîdên bê cotên bingehîn in ku ji helîksa RNA derdikevin li şûna ku tê de veşêrin. Piraniya piçûkbûnên rRNA wekî zeliqên molekulî tevdigerin, dibin alîkar ku proteînên rîbozomal ên cîran an perçeyên din ên rRNA bi hev ve girêbidin. Hin ji piçûkbûnê wekî menteşe tevdigerin, dihêlin ku helîksa rRNA bi awayekî çêtirîn ji bo senteza proteîna hilberîner bitewîne û bipêçe 41.
a Pêşketina rRNA (hejmartina S. cerevisiae) di avahiya rîbozomê ya E. cuniculi de tune ye, lê di piraniya eukaryotên din de heye b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens, û rîbozomên navxweyî yên E. cuniculi. Parazît gelek ji bilbilên rRNA yên kevnar û pir parastî kêm dikin. Ev qalindbûn avahiya rîbozomê stabîl dike; ji ber vê yekê, nebûna wan di mîkrosporîdyayê de nîşan dide ku aramiya qatkirina rRNA di parazîtên mîkrosporîdyayê de kêm bûye. Berawirdkirin bi stûnên P (stûnên L7/L12 di bakteriyan de) nîşan dide ku windabûna bilbilên rRNA carinan bi xuya bûna bilbilên nû li kêleka bilbilên winda re hevdem e. Helîksa H42 di rRNA ya 23S/28S de xwedî bilbilek kevnar e (U1206 di Saccharomyces cerevisiae de) ku ji ber parastina wê di sê qadên jiyanê de bi kêmî ve 3.5 mîlyar salî ye. Di mîkrosporîdyayê de, ev bilbil tê rakirin. Lêbelê, li kêleka bilbila windabûyî bilbilek nû derket holê (A1306 di E. cuniculi de).
Bi awayekî balkêş, me dît ku piraniya bilbilên rRNA yên ku di cureyên din de têne dîtin, di nav de zêdetirî 30 bilbilên ku di eukaryotên din de têne parastin, di rîbozomên E. cuniculi de tune ne (Wêne 4a). Ev windabûn gelek têkiliyên di navbera yekîneyên rîbozomal û helîksên rRNA yên cîran de ji holê radike, carinan di nav rîbozomê de valahiyên mezin çêdike, û rîbozoma E. cuniculi li gorî rîbozomên kevneşopî poroztir dike (Wêne 4b). Bi taybetî, me dît ku piraniya van bilbilan di avahiyên rîbozomên V. necatrix û P. locustae yên ku berê hatine destnîşankirin de jî winda bûne, ku ji hêla analîzên avahiyê yên berê ve hatine paşguh kirin31,32.
Carinan windabûna bilbilên rRNA bi pêşketina bilbilên nû re li kêleka bilbila windabûyî tê. Bo nimûne, stûna P ya rîbozomal bilbilek U1208 (di Saccharomyces cerevisiae de) dihewîne ku ji E. coli heta mirovan maye û ji ber vê yekê tê texmînkirin ku 3.5 milyar salî ye. Di dema senteza proteînê de, ev bilbil alîkariya stûna P dike ku di navbera konformasyonên vekirî û girtî de biçe da ku rîbozom bikaribe faktorên wergerandinê kom bike û wan bigihîne cihê çalak. Di rîbozomên E. cuniculi de, ev qalindbûn tune ye; lêbelê, qalindbûnek nû (G883) ku tenê di sê cotên bingehîn de ye dikare beşdarî vegerandina nermbûna çêtirîn a stûna P bibe (Wêne 4c).
Daneyên me yên li ser rRNA bêyî bilbilan nîşan didin ku kêmkirina rRNA ne tenê bi windabûna hêmanên rRNA li ser rûyê rîbozomê ve sînordar e, lê dibe ku navika rîbozomê jî bigire nav xwe, û kêmasiyek molekulî ya taybetî ya parazît çêbike ku di hucreyên azad-jiyan de nehatiye vegotin. Cureyên zindî têne dîtin.
Piştî modelkirina proteînên rîbozomal ên kanonîk û rRNA, me dît ku pêkhateyên rîbozomal ên kevneşopî nikarin sê beşên wêneya krîo-EM rave bikin. Du ji van perçeyan molekulên piçûk in (Wêne 5, Wêneya Pêvek 8). Beşa yekem di navbera proteînên rîbozomal uL15 û eL18 de di pozîsyonek de ye ku bi gelemperî ji hêla C-termînusa eL18 ve tê girtin, ku di E. cuniculi de kurtkirî ye. Her çend em nekarin nasnameya vê molekulê diyar bikin jî, mezinahî û şeklê vê girava densiteyê bi hebûna molekulên spermîdînê baş tê ravekirin. Girêdana wê bi rîbozomê re ji hêla mutasyonên taybetî yên mîkrosporîdyayê di proteînên uL15 de (Asp51 û Arg56) ve tê stabîl kirin, ku xuya dike ku eleqeya rîbozomê ji bo vê molekula piçûk zêde dikin, ji ber ku ew dihêlin ku uL15 molekula piçûk di nav avahiyek rîbozomal de bipêçe. Wêneya Pêvek 2). 8, daneyên zêde 1, 2).
Wênekirina Krîo-EM hebûna nukleotîdan li derveyî rîboza ku bi rîbozoma E. cuniculi ve girêdayî ye nîşan dide. Di rîbozoma E. cuniculi de, ev nukleotîd heman cîhê ku nukleotîda 25S rRNA A3186 (hejmartina Saccharomyces cerevisiae) di piraniya rîbozomên din ên eukaryotîk de digire digire. b Di avahiya rîbozomal a E. cuniculi de, ev nukleotîd di navbera proteînên rîbozomal uL9 û eL20 de ye, bi vî rengî têkiliya di navbera her du proteînan de stabîl dike. cd analîza parastina rêza eL20 di nav cureyên mîkrosporîdiya de. Dara fîlojenetîk a cureyên Microsporidia (c) û rêzkirina rêza pirjimar a proteîna eL20 (d) nîşan dide ku bermayiyên girêdana nukleotîd F170 û K172 di piraniya Mîkrosporîdiya tîpîk de têne parastin, ji bilî S. lophii, ji bilî Mîkrosporîdiya şaxkirî ya zû, ku dirêjkirina rRNA ya ES39L parastiye. Ev wêne nîşan dide ku bermayiyên girêdana nukleotîdê F170 û K172 tenê di eL20 ya genoma mîkrosporîdiya pir kêmkirî de hene, lê di eukaryotên din de tune ne. Bi tevahî, ev dane nîşan didin ku rîbozomên mîkrosporîdiyê cîhek girêdana nukleotîd pêşxistine ku xuya dike ku molekulên AMP-ê girêdide û wan bikar tîne da ku têkiliyên proteîn-proteîn di avahiya rîbozomal de stabîl bike. Parastina bilind a vê cîhê girêdanê di Mîkrosporîdiyê de û nebûna wê di eukaryotên din de nîşan dide ku ev cîh dikare ji bo Mîkrosporîdiyê avantajek zindîmana bijartî peyda bike. Bi vî rengî, kîsika girêdana nukleotîdê di rîbozoma mîkrosporîdiyê de ne wekî taybetmendiyek dejenerebûyî an forma dawîn a hilweşîna rRNA-yê xuya dike wekî ku berê hatiye vegotin, lê belê wekî nûbûnek evolusyonî ya kêrhatî xuya dike ku dihêle rîbozoma mîkrosporîdiyê rasterast bi molekulên piçûk ve girêbide, wan wekî blokên avahiyê yên molekulî bikar bîne. Ev vedîtin rîbozoma mîkrosporîdiyê dike yekane rîbozoma ku tê zanîn ku yek nukleotîd wekî bloka avahiya xwe bikar tîne. f Rêya evolusyonî ya hîpotetîk ku ji girêdana nukleotîdê tê wergirtin.
Densiya duyemîn a giraniya molekulî ya kêm li ser rûbera navbera proteînên rîbozomal uL9 û eL30 de ye (Wêne 5a). Ev rûber berê di avahiya rîbozoma Saccharomyces cerevisiae de wekî cîhek girêdanê ji bo nukleotîda 25S ya rRNA A3186 (beşek ji dirêjkirina rRNA ya ES39L)38 hatibû vegotin. Hat nîşandan ku di rîbozomên ES39L yên P. locustae yên dejenerebûyî de, ev rûber bi nukleotîdek yekane ya nenas 31 ve girêdide, û tê texmîn kirin ku ev nukleotîd formek dawî ya kêmkirî ya rRNA ye, ku tê de dirêjahiya rRNA ~130-230 bingeh e. ES39L kêm bûye bo nukleotîdek yekane 32.43. Wêneyên me yên krîo-EM piştgirî didin wê ramanê ku densîtî dikare bi nukleotîdan were ravekirin. Lêbelê, çareseriya bilindtir a avahiya me nîşan da ku ev nukleotîd molekulek derveyî rîbozomal e, dibe ku AMP be (Wêne 5a, b).
Piştre me pirsî ka cihê girêdana nukleotîd di rîbozoma E. cuniculi de xuya dike an berê hebûye. Ji ber ku girêdana nukleotîd bi giranî ji hêla bermayiyên Phe170 û Lys172 di proteîna rîbozomal a eL30 de tê navbeynkar kirin, me parastina van bermayiyan di 4396 eukaryotên nûner de nirxand. Wekî di doza uL15 ya jorîn de, me dît ku bermayiyên Phe170 û Lys172 tenê di Microsporidia tîpîk de pir parastî ne, lê di eukaryotên din de tune ne, di nav de Microsporidia atîpîk Mitosporidium û Amphiamblys, ku tê de perçeya rRNA ya ES39L kêm nebûye 44, 45, 46 (Wêne 5c). -e).
Bi hev re, ev daneyên han piştgirî didin wê ramanê ku E. cuniculi û dibe ku mîkrosporîdiyên din ên kanonîk şiyana girtina bi bandor a hejmareke mezin ji metabolîtên piçûk di avahiya rîbozomê de pêşxistine da ku kêmbûna asta rRNA û proteînê telafî bikin. Bi vê yekê, wan şiyana girêdana nukleotîdan li derveyî rîbozomê pêşxistine, ku nîşan dide ku avahiyên molekulî yên parazît bi girtina metabolîtên piçûk ên pir û karanîna wan wekî teqlîdên avahîsaziyê yên RNA û perçeyên proteînê yên hilweşiyayî telafî dikin.
Beşa sêyemîn a nexşeya me ya krîo-EM ya ne-simulkirî, ku di yekîneya mezin a rîbozomal de tê dîtin. Çareseriya nisbeten bilind (2.6 Å) ya nexşeya me nîşan dide ku ev dendik aîdî proteînên bi kombînasyonên bêhempa yên bermayiyên zincîra alî yên mezin e, ku rê da me ku em vê dendikê wekî proteînek rîbozomal a berê nenas nas bikin ku me wekî wê nas kir. Navê wê msL2 bû (proteîna taybetî ya Microsporidia L2) (rêbaz, wêne 6). Lêgerîna me ya homolojiyê nîşan da ku msL2 di klada Microsporidia ya cinsê Encephaliter û Orosporidium de parastî ye, lê di cureyên din de, di nav de Microsporidia yên din de, tune ye. Di avahiya rîbozomal de, msL2 valahiyek dagir dike ku ji ber windabûna rRNA ya ES31L ya dirêjkirî çêdibe. Di vê valahiyê de, msL2 dibe alîkar ku qatkirina rRNA were îstîqrar kirin û dikare windabûna ES31L telafî bike (Wêne 6).
a Tîrbûna elektronê û modela proteîna rîbozomal a taybetî ya Microsporidia msL2 ku di rîbozomên E. cuniculi de tê dîtin. b Piraniya rîbozomên eukaryotîk, tevî rîbozoma 80S ya Saccharomyces cerevisiae, di piraniya cureyên Microsporidian de windabûna amplîfîkasyona rRNA ya ES19L hene. Avahiya berê ya rîbozoma mîkrosporidia ya V. necatrix pêşniyar dike ku windabûna ES19L di van parazîtan de bi pêşveçûna proteîna rîbozomal a msL1 ya nû ve tê telafîkirin. Di vê lêkolînê de, me dît ku rîbozoma E. cuniculi proteînek din a mîna RNA ya rîbozomal wekî telafîkirinek eşkere ji bo windabûna ES19L pêşxistiye. Lêbelê, msL2 (niha wekî proteîna ECU06_1135 ya hîpotetîk tê binavkirin) û msL1 xwedî eslên avahî û pêşveçûnî yên cûda ne. Ev vedîtina çêbûna proteînên rîbozomal ên msL1 û msL2 yên ku bi awayekî pêşketinî ne têkildar in, nîşan dide ku heke rîbozom mutasyonên zirardar di rRNA-ya xwe de kom bikin, ew dikarin di komek piçûk a cureyên nêzîk de jî astên bêhempa yên cihêrengiya pêkhateyê bi dest bixin. Ev vedîtin dikare bibe alîkar ku eslê û pêşveçûna rîbozoma mîtokondrî zelal bibe, ku bi rRNA-ya xwe ya pir kêmkirî û guherbariya anormal di pêkhateya proteînê de di nav cureyan de tê zanîn.
Piştre me proteîna msL2 bi proteîna msL1 a berê hatî vegotin re, ku yekane proteîna rîbozomal a taybetî ya mîkrosporîdyayê ye ku di rîbozoma V. necatrix de tê dîtin, berawird kir. Me xwest em biceribînin ka msL1 û msL2 ji hêla evolusyonî ve bi hev ve girêdayî ne an na. Analîza me nîşan da ku msL1 û msL2 di avahiya rîbozomal de heman valahî dagir dikin, lê avahiyên wan ên seretayî û sêyemîn ên cûda hene, ku ev yek eslê wan ê evolusyonî yê serbixwe nîşan dide (Wêne 6). Bi vî rengî, kifşkirina me ya msL2 delîl peyda dike ku komên cureyên eukaryotîk ên kompakt dikarin bi serbixwe proteînên rîbozomal ên avahîsaziyê yên cihêreng pêşve bibin da ku windakirina perçeyên rRNA telafî bikin. Ev dîtin girîng e ji ber ku piraniya rîbozomên eukaryotîk ên sîtoplazmayî proteînek neguhêrbar dihewînin, di nav de heman malbata 81 proteînên rîbozomal. Xuyabûna msL1 û msL2 di gelek komên mîkrosporîdyayê de di bersiva windakirina beşên rRNA yên dirêjkirî de nîşan dide ku hilweşîna mîmariya molekulî ya parazîtê dibe sedema ku parazît li mutasyonên telafîker bigerin, ku di dawiyê de dibe ku bibe sedema bidestxistina wan di nifûsên parazîtê yên cûda de.
Di dawiyê de, dema ku modela me temam bû, me pêkhateya rîbozoma E. cuniculi bi ya ku ji rêza genomê hatibû pêşbînîkirin re berawird kir. Berê dihat fikirîn ku çend proteînên rîbozomal, di nav de eL14, eL38, eL41, û eS30, ji ber nebûna eşkere ya homologên wan ji genoma E. cuniculi, di genoma E. cuniculi de winda ne. Windakirina gelek proteînên rîbozomal di piraniya parazît û endosîmbîyontên din ên pir kêmkirî yên nav hucreyê de jî tê pêşbînîkirin. Mînakî, her çend piraniya bakteriyên azad-jiyan heman malbata 54 proteînên rîbozomal dihewînin jî, tenê 11 ji van malbatên proteînan di her genoma analîzkirî ya bakteriyên bi sînorkirî yên mêvandar de homologên tespîtker hene. Ji bo piştgiriya vê ramanê, windakirina proteînên rîbozomal bi ceribandinî di mîkrosporîdiya V. necatrix û P. locustae de hatiye dîtin, ku proteînên eL38 û eL4131,32 tune ne.
Lêbelê, avahiyên me nîşan didin ku tenê eL38, eL41, û eS30 di rîbozoma E. cuniculi de bi rastî winda dibin. Proteîna eL14 hate parastin û avahiya me nîşan da ku çima ev proteîn di lêgerîna homolojiyê de nayê dîtin (Wêne 7). Di rîbozomên E. cuniculi de, piraniya cihê girêdana eL14 ji ber hilweşîna ES39L-ya ku bi rRNA-yê hatiye zêdekirin winda dibe. Di nebûna ES39L de, eL14 piraniya avahiya xwe ya duyemîn winda kir, û tenê %18-ê rêza eL14 di E. cuniculi û S. cerevisiae de yek bû. Ev parastina rêza xirab balkêş e ji ber ku tewra Saccharomyces cerevisiae û Homo sapiens - organîzmayên ku 1.5 mîlyar sal ji hev dûr pêş ketine - ji %51-ê zêdetir heman bermayiyan di eL14 de parve dikin. Ev windabûna anormal a parastinê rave dike çima E. cuniculi eL14 niha wekî proteîna M970_061160 a gumanbar tê binavkirin û ne wekî proteîna rîbozomal a eL1427.
û Rîbozoma Microsporidia dirêjkirina rRNA ya ES39L winda kir, ku cihê girêdana proteîna rîbozomal a eL14 qismî ji holê rakir. Di nebûna ES39L de, proteîna mîkrospor a eL14 avahiya duyemîn winda dike, ku tê de α-helîksa girêdana rRNA ya berê vediguhere xelekek bi dirêjahiya herî kêm. b Hevrêzkirina rêza pirjimar nîşan dide ku proteîna eL14 di cureyên eukaryotîk de pir parastî ye (%57 nasnameya rêzê di navbera homologên hevîrtirşk û mirovan de), lê di mîkrosporidyûmê de (ku tê de ne ji% 24 zêdetir bermayiyan bi homologa eL14 re yek in) kêm parastî û cûda ye. ji S. cerevisiae an H. sapiens). Ev parastina rêza xirab û guherbariya avahiya duyemîn rave dike çima homologa eL14 qet di E. cuniculi de nehatiye dîtin û çima tê fikirîn ku ev proteîn di E. cuniculi de winda bûye. Berevajî vê, E. cuniculi eL14 berê wekî proteînek M970_061160 a gumanbar hatibû destnîşankirin. Ev çavdêrî nîşan dide ku pirrengiya genoma mîkrosporîdyayê niha zêde tê nirxandin: hin genên ku niha têne hesibandin ku di mîkrosporîdyayê de winda ne, di rastiyê de têne parastin, her çend bi formên pir cûda bin jî; di şûna wê de, hin têne texmîn kirin ku ji bo genên mîkrosporîdyayê ji bo proteînên taybetî yên kurmikan kod dikin (mînak, proteîna hîpotetîk M970_061160) di rastiyê de ji bo proteînên pir cihêreng ên ku di eukaryotên din de têne dîtin kod dikin.
Ev dîtin nîşan dide ku denaturasyona rRNA dikare bibe sedema windabûneke dramatîk a parastina rêzê di proteînên rîbozomal ên cîran de, û van proteînan ji bo lêgerînên homolojiyê neyên tespîtkirin. Bi vî awayî, em dikarin pileya rastîn a hilweşîna molekulî di organîzmayên genomê yên piçûk de zêde binirxînin, ji ber ku hin proteînên ku têne fikirîn ku winda bûne, di rastiyê de berdewam dikin, her çend di formên pir guhertî de bin jî.
Parazît çawa dikarin fonksiyona makîneyên xwe yên molekulî di bin şert û mercên kêmkirina zêde ya genoma de biparêzin? Lêkolîna me bi danasîna avahiya molekulî ya tevlihev (rîbozom) a E. cuniculi, organîzmayek ku yek ji genomên eukaryotîk ên herî piçûk e, bersiva vê pirsê dide.
Nêzîkî du dehsalan e ku tê zanîn ku molekulên proteîn û RNAyê di parazîtên mîkrobî de pir caran ji molekulên xwe yên homolog di cureyên azad-jiyan de cuda ne ji ber ku navendên kontrolkirina kalîteyê li wan tune ne, di mîkrobên azad-jiyan de ji sedî 50ê mezinahiya wan kêm dibe, û hwd. gelek mutasyonên lawazker hene ku qatkirin û fonksiyonê xirab dikin. Mînakî, tê payîn ku rîbozomên organîzmayên genomê yên piçûk, di nav de gelek parazît û endosîmbîyontên navxaneyî, li gorî cureyên azad-jiyan, çend proteînên rîbozomal û heta sêyeka nukleotîdên rRNA kêm bin 27, 29, 30, 49. Lêbelê, awayê ku ev molekul di parazîtê de dixebitin bi piranî sir dimîne, ku bi giranî bi rêya genomîkên berawirdî tê lêkolîn kirin.
Lêkolîna me nîşan dide ku avahiya makromolekulan dikare gelek aliyên pêşveçûnê eşkere bike ku ji lêkolînên genomîk ên berawirdî yên kevneşopî yên parazîtên navxaneyî û organîzmayên din ên bi sînorkirî yên mêvandar zehmet e ku werin derxistin (Wêneya Pêvek 7). Bo nimûne, mînaka proteîna eL14 nîşan dide ku em dikarin pileya rastîn a hilweşîna amûra molekulî di cureyên parazît de zêde binirxînin. Niha tê bawerkirin ku parazîtên ensefalîtîk bi sedan genên taybetî yên mîkrosporîdyayê hene. Lêbelê, encamên me nîşan didin ku hin ji van genên ku xuya dikin taybetî ne, di rastiyê de tenê guhertoyên pir cûda yên genan in ku di eukaryotên din de hevpar in. Wekî din, mînaka proteîna msL2 nîşan dide ka em çawa proteînên nû yên rîbozomal paşguh dikin û naveroka makîneyên molekulî yên parazît kêm dinirxînin. Mînaka molekulên piçûk nîşan dide ka em çawa dikarin nûjeniyên herî jîr di avahiyên molekulî yên parazît de ku dikarin çalakiya biyolojîkî ya nû bidin wan paşguh bikin.
Bi hev re, ev encam têgihîştina me ya li ser cûdahiyên di navbera avahiyên molekulî yên organîzmayên bi sînorkirî yên mêvandar û hevtayên wan ên di organîzmayên azad-jiyan de baştir dikin. Em nîşan didin ku makîneyên molekulî, ku demek dirêj wekî kêmkirî, xerabûn û di bin bandora gelek mutasyonên lawazker de têne fikirîn, li şûna wê komek taybetmendiyên avahiyên neasayî yên bi sîstematîkî hatine paşguh kirin hene.
Ji aliyekî din ve, perçeyên rRNA yên ne-giran û perçeyên hevgirtî yên ku me di rîbozomên E. cuniculi de dîtin, destnîşan dikin ku kêmkirina genomê dikare tewra wan beşên makîneya molekulî ya bingehîn ên ku di sê qadên jiyanê de têne parastin jî biguherîne - piştî hema hema 3.5 mîlyar salan - pêşveçûna serbixwe ya cureyan.
Parçeyên rRNA yên bê bilbil û hevgirtî yên di rîbozomên E. cuniculi de di ronahiya lêkolînên berê yên li ser molekulên RNA di bakteriyên endosîmbîyotîk de balkêş in. Bo nimûne, di endosîmbîyonta afîdê Buchnera aphidicola de, molekulên rRNA û tRNA ji ber xeletiya pêkhateya A+T û rêjeyek bilind a cotên bingehîn ên ne-kanonîk hatine nîşandan ku avahiyên hesas ên germahiyê hene20,50. Niha tê texmîn kirin ku ev guhertinên di RNA de, û her weha guhertinên di molekulên proteînê de berpirsiyarê zêde girêdayîbûna endosîmbîyontan li ser hevkar û nekarîna endosîmbîyontan ji bo veguheztina germê ne21, 23. Her çend rRNA ya mîkrosporîdiya parazît xwedî guhertinên avahîsaziyê yên cihêreng be jî, xwezaya van guhertinan nîşan dide ku kêmbûna aramiya germî û girêdayîbûna bilindtir bi proteînên şaperon re dibe ku taybetmendiyên hevpar ên molekulên RNA di organîzmayên bi genomên kêmkirî de bin.
Ji aliyekî din ve, avahiyên me nîşan didin ku mîkrosporîdiya parazît şiyanek bêhempa pêşxistiye da ku li hember parçeyên rRNA û proteînê yên bi berfirehî parastî li ber xwe bide, û şiyana karanîna metabolîtên piçûk ên pir û bi hêsanî peyda wekî teqlîdên avahîsaziyê yên parçeyên rRNA û proteînê yên dejenerebûyî pêşxistiye. Hilweşîna avahiya molekulî. . Ev nêrîn ji hêla rastiya ku molekulên piçûk ên ku windabûna parçeyên proteînê di rRNA û rîbozomên E. cuniculi de telafî dikin, bi bermayiyên taybetî yên mîkrosporîdiya di proteînên uL15 û eL30 de ve girêdidin, tê piştgirî kirin. Ev yek nîşan dide ku girêdana molekulên piçûk bi rîbozoman re dibe ku berhema hilbijartina erênî be, ku tê de mutasyonên taybetî yên Mîkrosporîdiya di proteînên rîbozomal de ji bo şiyana wan a zêdekirina eleqeya rîbozoman ji bo molekulên piçûk hatine hilbijartin, ku dibe ku bibe sedema organîzmayên rîbozomal ên bibandortir. Ev vedîtin nûbûnek jîr di avahiya molekulî ya parazîtên mîkrobî de eşkere dike û têgihîştinek çêtir dide me ka avahiyên molekulî yên parazît çawa fonksiyona xwe tevî pêşkeftina kêmkirinê diparêzin.
Niha, naskirina van molekulên piçûk ne diyar e. Ne diyar e çima xuya bûna van molekulên piçûk di avahiya rîbozomal de di navbera cureyên mîkrosporîdyayê de cûda dibe. Bi taybetî, ne diyar e çima girêdana nukleotîd di rîbozomên E. cuniculi û P. locustae de tê dîtin, û ne di rîbozomên V. necatrix de, tevî hebûna bermayiya F170 di proteînên eL20 û K172 yên V. necatrix de. Ev jêbirin dibe ku ji ber bermayiya 43 uL6 (ku li kêleka kîsika girêdana nukleotîdê ye) çêbibe, ku di V. necatrix de tîrozîn e û di E. cuniculi û P. locustae de treonîn nîne. Zincîra alî ya aromatîk a giran a Tyr43 dikare ji ber hevgirtina sterîk mudaxeleyî girêdana nukleotîd bike. Wekî din, jêbirina eşkere ya nukleotîd dibe ku ji ber çareseriya kêm a wênekirina krîo-EM be, ku modelkirina perçeyên rîbozomal ên V. necatrix asteng dike.
Ji aliyekî din ve, xebata me nîşan dide ku pêvajoya hilweşîna genomê dibe ku hêzek dahêner be. Bi taybetî, avahiya rîbozoma E. cuniculi nîşan dide ku windabûna rRNA û perçeyên proteînê di rîbozoma mîkrosporîdyayê de zexta pêşketinê diafirîne ku guhertinên di avahiya rîbozomê de pêş dixe. Ev guhertoyên dûrî cihê çalak ê rîbozomê çêdibin û xuya dikin ku alîkariya parastin (an sererastkirin) civîna rîbozomê ya çêtirîn dikin ku dê ji hêla rRNA-ya kêmkirî ve were têkbirin. Ev nîşan dide ku nûbûnek mezin a rîbozoma mîkrosporîdyayê xuya dike ku veguheriye hewcedariyek ji bo tamponkirina drifta genan.
Dibe ku ev yek bi girêdana nukleotîdê çêtirîn were nîşandan, ku heta niha di organîzmayên din de nehatiye dîtin. Rastiya ku bermayiyên girêdana nukleotîdê di mîkrosporîdiya tîpîk de hene, lê di eukaryotên din de nînin, nîşan dide ku cihên girêdana nukleotîdê ne tenê bermayiyên ku li benda windabûnê ne, an jî cihê dawîn in ku rRNA vegere forma nukleotîdên takekesî. Di şûna wê de, ev cih wekî taybetmendiyek kêrhatî xuya dike ku dikaribû di çend dewreyên hilbijartina erênî de pêş bikeve. Cihên girêdana nukleotîdê dibe ku berhemek ji hilbijartina xwezayî bin: gava ku ES39L hilweşe, mîkrosporîdê neçar dimînin ku li tezmînatê bigerin da ku biyogeneza rîbozomê ya çêtirîn di nebûna ES39L de vegerînin. Ji ber ku ev nukleotîd dikare têkiliyên molekulî yên nukleotîda A3186 di ES39L de teqlîd bike, molekula nukleotîdê dibe blokek avahiyê ya rîbozomê, ku girêdana wê bi mutasyona rêza eL30 bêtir çêtir dibe.
Di derbarê pêşveçûna molekulî ya parazîtên navxaneyî de, lêkolîna me nîşan dide ku hêzên hilbijartina xwezayî ya Darwinî û drifta genetîkî ya hilweşîna genomê bi hev re naxebitin, lê dihejînin. Pêşîn, drifta genetîkî taybetmendiyên girîng ên biyomolekulan ji holê radike, ku tezmînatê pir pêwîst dike. Tenê dema ku parazît bi rêya hilbijartina xwezayî ya Darwinî vê hewcedariyê têr bikin, dê makromolekulên wan şansek bibînin ku taybetmendiyên xwe yên herî balkêş û nûjen pêşve bibin. Ya girîng, pêşveçûna cihên girêdana nukleotîdê di rîbozoma E. cuniculi de nîşan dide ku ev şêweya windakirin-bi-qezenc a pêşveçûna molekulî ne tenê mutasyonên zirardar ji holê radike, lê carinan fonksiyonên bi tevahî nû dide makromolekulên parazît.
Ev raman lihevhatî ye bi teoriya hevsengiya tevgerîn a Sewell Wright re, ku dibêje pergaleke hişk a hilbijartina xwezayî şiyana organîzmayan ji bo nûjenbûnê sînordar dike51,52,53. Lêbelê, heke drifta genetîkî hilbijartina xwezayî têk bibe, ev drift dikarin guhertinên ku bi xwe ne adapteyî ne (an jî zirardar) lê dibin sedema guhertinên din ên ku werzişeke bilindtir an çalakiya biyolojîkî ya nû peyda dikin, çêbikin. Çarçoveya me vê ramanê bi nîşandana ku heman celebê mutasyonê ku qatkirin û fonksiyona biyomolekulekê kêm dike xuya dike ku sedema sereke ya başkirina wê ye. Li gorî modela pêşveçûnê ya serketî-serketî, lêkolîna me nîşan dide ku hilweşîna genomê, ku bi kevneşopî wekî pêvajoyek dejeneratîf tê dîtin, di heman demê de ajokarek sereke ya nûjeniyê ye, carinan û dibe ku pir caran jî dihêle ku makromolekul çalakiyên parazît ên nû bi dest bixin. dikarin wan bikar bînin.