Misaotra anao nitsidika ny Nature.com. Voafetra ny fanohanana CSS amin'ny dikan-tranonkala ampiasainao. Ho an'ny traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa navigateur nohavaozina (na hanafoana ny Compatibility Mode ao amin'ny Internet Explorer). Mandritra izany fotoana izany, mba hahazoana antoka fa mitohy ny fanohanana, dia hampiseho ny tranonkala tsy misy styles sy JavaScript izahay.
Ny fivoaran'ny katsentsitra mikraoba dia misy fifanoherana eo amin'ny fifantenana voajanahary, izay mahatonga ny katsentsitra hihatsara, sy ny fiovaovan'ny fototarazo, izay mahatonga ny katsentsitra hamoy fototarazo ary hanangona fiovan'ny fototarazo manimba. Eto, mba hahatakarana ny fomba isehoan'io fifanoherana io amin'ny ambaratongan'ny macromolecule tokana, dia faritanay ny rafitra cryo-EM an'ny ribosome an'ny Encephalitozoon cuniculi, zavamananaina eukaryotic manana iray amin'ireo genome kely indrindra amin'ny natiora. Ny fihenan'ny rRNA tafahoatra ao amin'ny ribosome E. cuniculi dia miaraka amin'ny fiovana ara-drafitra tsy mbola nisy toa azy, toy ny fivoaran'ny rohy rRNA mifamatotra sy rRNA tsy fantatra teo aloha tsy misy mibontsina. Ankoatra izany, ny ribosome E. cuniculi dia tafavoaka velona tamin'ny fahaverezan'ny sombin-javatra sy proteinina rRNA tamin'ny alàlan'ny fampivoarana ny fahafahana mampiasa molekiola kely ho toy ny fanahafana ara-drafitra ny sombin-javatra sy proteinina rRNA simba. Amin'ny ankapobeny, asehonay fa ny rafitra molekiola izay noheverina fa nihena, niharatsy, ary iharan'ny fiovan'ny fototarazo manimba dia manana mekanisma fanonerana maromaro izay mitazona azy ireo ho mavitrika na dia eo aza ny fihenan'ny molekiola tafahoatra.
Satria ny ankamaroan'ny vondrona katsentsitra mikraoba dia manana fitaovana molekiola miavaka mba hampiasana ireo mpampiantrano azy, matetika isika dia tsy maintsy mamolavola fitsaboana samihafa ho an'ny vondrona katsentsitra samihafa1,2. Na izany aza, ny porofo vaovao dia manondro fa ny lafiny sasany amin'ny fivoaran'ny katsentsitra dia mirindra sy azo vinavinaina amin'ny ankapobeny, izay manondro ny mety ho fototra ho an'ny fitsaboana midadasika amin'ny katsentsitra mikraoba3,4,5,6,7,8,9.
Ny asa teo aloha dia namantatra fironana evolisiona mahazatra amin'ny katsentsitra mikraoba antsoina hoe fampihenana ny genome na ny fihenan'ny genome10,11,12,13. Ny fikarohana ankehitriny dia mampiseho fa rehefa mandao ny fomba fiainany malalaka ny mikraoba ary lasa katsentsitra ao anaty sela (na endosymbionts), dia mandalo fiovana miadana nefa mahagaga ny genome-ny mandritra ny an-tapitrisany taona9,11. Ao anatin'ny dingana fantatra amin'ny anarana hoe fihenan'ny genome, ny katsentsitra mikraoba dia manangona fiovan'ny fototarazo manimba izay mamadika ireo fototarazo manan-danja maro teo aloha ho pseudogenes, izay mitarika ho amin'ny fahaverezan'ny fototarazo miandalana sy ny fianjeran'ny fiovan'ny fototarazo14,15. Io fianjerana io dia afaka manimba hatramin'ny 95% amin'ireo fototarazo ao amin'ny zavamananaina ao anaty sela tranainy indrindra raha oharina amin'ireo karazana velona malalaka mifandray akaiky. Noho izany, ny fivoaran'ny katsentsitra ao anaty sela dia fifandonana eo amin'ny hery roa mifanohitra: ny fifantenana voajanahary Darwinian, izay mitarika ho amin'ny fanatsarana ny katsentsitra, ary ny fianjeran'ny genome, izay manadino ny katsentsitra. Mbola tsy mazava ny fomba nahafahan'ny katsentsitra nivoaka avy amin'io fifandonana io sy nitazona ny asan'ny rafitra molekiolany.
Na dia mbola tsy tena takatra tsara aza ny fomba fiasan'ny fahapotehan'ny fototarazo, dia toa mitranga indrindra noho ny fiovaovan'ny fototarazo matetika izany. Satria miaina ao anaty vondron'olona kely, tsy manana firaisana ara-nofo, ary voafetra ny fototarazony ny katsentsitra, dia tsy afaka manafoana tsara ny fiovan'ny fototarazo manimba izay mitranga indraindray mandritra ny famerenana ny ADN izy ireo. Izany dia mitarika amin'ny fiangonan'ny fiovan'ny fototarazo manimba tsy azo ovaina intsony sy ny fihenan'ny fototarazon'ny katsentsitra. Vokatr'izany, ny katsentsitra dia tsy vitan'ny hoe very fototarazo izay tsy ilaina intsony amin'ny fahavelomany ao amin'ny tontolo anatiny. Ny tsy fahafahan'ny vondron'olona katsentsitra manafoana tsara ny fiovan'ny fototarazo manimba mitsitaitaika no mahatonga ireo fiovan'ny fototarazo ireo hiangona manerana ny fototarazo, anisan'izany ny fototarazo manan-danja indrindra ao aminy.
Ny ankamaroan'ny fahatakarantsika ankehitriny momba ny fampihenana ny genome dia mifototra amin'ny fampitahana ny filaharan'ny genome fotsiny, miaraka amin'ny tsy dia fiheverana loatra ny fiovan'ny molekiola tena izy izay manao ny asan'ny fikarakarana ary miasa ho toy ny lasibatra mety ho fanafody. Ny fanadihadiana mampitaha dia naneho fa ny enta-mavesatry ny fiovan'ny mikraoba ao anaty sela dia toa mahatonga ny proteinina sy ny asidra nokleika hikorontana sy hiangona, ka mahatonga azy ireo hiankina kokoa amin'ny chaperone sy ho mora tohina amin'ny hafanana19,20,21,22,23. Ankoatra izany, ny katsentsitra isan-karazany - ny evolisiona tsy miankina indraindray misaraka hatramin'ny 2.5 lavitrisa taona - dia niaina fatiantoka mitovy amin'izany amin'ny foibe fanaraha-maso ny kalitao amin'ny fananganana proteinina5,6 sy ny mekanisma fanamboarana ADN24. Na izany aza, kely ny fantatra momba ny fiantraikan'ny fomba fiaina ao anaty sela amin'ny toetra hafa rehetra amin'ny macromolecules sela, anisan'izany ny fampifanarahana molekiola amin'ny enta-mavesatry ny fiovan'ny manimba.
Ato amin'ity asa ity, mba hahatakarana bebe kokoa ny fivoaran'ny proteinina sy ny asidra nokleika amin'ny zavamananaina bitika ao anaty sela, dia namaritra ny rafitry ny ribosome an'ny katsentsitra ao anaty sela Encephalitozoon cuniculi izahay. Ny E. cuniculi dia zavamananaina mitovy amin'ny holatra izay anisan'ny vondrona microsporidia katsentsitra izay manana genome eukaryotic kely tsy mahazatra ary noho izany dia ampiasaina ho zavamananaina modely handinihana ny fahasimban'ny genome25,26,27,28,29,30. Vao haingana, ny rafitry ny ribosome cryo-EM dia voafaritra ho an'ny genome Microsporidia, Paranosema locustae, ary Vairimorpha necatrix31,32 (genome ~3.2 Mb). Ireo rafitra ireo dia manondro fa ny fahaverezan'ny fanamafisana rRNA sasany dia voaonitra amin'ny alàlan'ny fivoaran'ny fifandraisana vaovao eo amin'ny proteinina ribosomal mifanila na ny fahazoana proteinina ribosomal msL131,32 vaovao. Ny karazana Encephalitozoon (genôma ~2.5 tapitrisa bp), miaraka amin'ny Ordospora havany akaiky indrindra, dia mampiseho ny fihenan'ny genome faratampony amin'ny eukaryotes - manana gène mpamoaka proteinina latsaky ny 2000 izy ireo, ary antenaina fa ny ribosomes ao aminy dia tsy vitan'ny hoe tsy misy sombin-javatra mivelatra rRNA (sombin-javatra rRNA izay mampiavaka ny ribosomes eukaryotic amin'ny ribosomes bakteria) fa manana proteinina ribosomal efatra ihany koa noho ny tsy fisian'ny homologues ao amin'ny genome E. cuniculi26,27,28. Noho izany, dia nanatsoaka hevitra izahay fa ny ribosome E. cuniculi dia afaka mampiharihary paikady tsy fantatra teo aloha ho an'ny fampifanarahana molekiola amin'ny fahasimban'ny genome.
Ny firafitry ny cryo-EM anay dia maneho ny ribosome cytoplasmic eukaryotic kely indrindra hojerena ary manome fahatakarana ny fomba fiantraikan'ny fihenan'ny genome amin'ny rafitra, ny fivorian'ny sela ary ny fivoaran'ny milina molekiola izay tafiditra ao anatin'ny sela. Hitanay fa mandika ny fitsipika maro voatahiry momba ny fiforonan'ny RNA sy ny fivorian'ny ribosome ny ribosome E. cuniculi, ary nahita proteinina ribosomal vaovao tsy fantatra teo aloha. Tsy nampoizina mihitsy fa nasehonay fa ny ribosome microsporidia dia nampivelatra ny fahafahana mifamatotra amin'ny molekiola kely, ary mihevitra fa ny fampihenana ny rRNA sy ny proteinina dia miteraka fanavaozana evolisiona izay mety hanome toetra mahasoa ho an'ny ribosome.
Mba hanatsarana ny fahatakarantsika ny fivoaran'ny proteinina sy ny asidra nokleika ao amin'ny zavamananaina anatiny, dia nanapa-kevitra ny hanasaraka ny spores E. cuniculi avy amin'ny kolontsaina sela mampinono voan'ny aretina izahay mba hanadiovana ny ribosomes-ny sy hamaritana ny rafitry ny ribosomes. Sarotra ny mahazo microsporidia parasitika maro satria tsy azo volena ao anaty tontolo otrikaina ny microsporidia. Fa kosa, mitombo sy miteraka ao anatin'ny sela mpampiantrano ihany izy ireo. Noho izany, mba hahazoana ny biomass E. cuniculi ho an'ny fanadiovana ribosome, dia nokasihinay tamin'ny spores E. cuniculi ny tsipika sela voa RK13 ary nokolokoloinay nandritra ny herinandro maromaro ireo sela voan'ny aretina ireo mba ahafahan'ny E. cuniculi mitombo sy mitombo. Tamin'ny fampiasana sosona sela voan'ny aretina eo amin'ny antsasaky ny metatra toradroa eo ho eo, dia afaka nanadio spores Microsporidia 300 mg eo ho eo izahay ary nampiasa azy ireo hanasarahana ny ribosomes. Avy eo dia nopotehinay tamin'ny vakana fitaratra ireo spores voadio ary nanasaraka ny ribosomes manta tamin'ny alàlan'ny fizarazarana polyethylene glycol tsikelikely ny lysates. Izany dia namela anay hahazo ribosomes E. cuniculi manta eo amin'ny 300 µg eo ho eo ho an'ny fanadihadiana ara-drafitra.
Avy eo dia nanangona sary cryo-EM izahay tamin'ny fampiasana ireo santionan'ny ribosome vokarina ary nanodina ireo sary ireo tamin'ny fampiasana saron-tava mifanaraka amin'ny subunit ribosomal lehibe, lohan'ny subunit kely, ary subunit kely. Nandritra io dingana io, dia nanangona sary misy poti-ribosomal 108.000 eo ho eo izahay ary nikajy sary cryo-EM miaraka amin'ny famaha 2.7 Å (Sary Fanampiny 1-3). Avy eo dia nampiasa sary cryoEM izahay mba hanaovana modely rRNA, proteinina ribosomal, ary hibernation factor Mdf1 mifandraika amin'ny ribosome E. cuniculi (Sary 1a, b).
a Rafitry ny ribosome E. cuniculi mifamatotra amin'ny singa hibernation Mdf1 (pdb id 7QEP). b Sarintanin'ny singa hibernation Mdf1 mifandray amin'ny ribosome E. cuniculi. c Sarintany rafitra faharoa mampitaha ny rRNA voaray amin'ny karazana Microsporidian amin'ny rafitra ribosomal fantatra. Ny takelaka dia mampiseho ny toerana misy ny sombin-javatra rRNA (ES) nohamafisina sy ny toerana mavitrika ribosome, anisan'izany ny toerana decoding (DC), ny sarcinicin loop (SRL), ary ny foibe peptidyl transferase (PTC). d Ny hakitroky ny elektrôna mifanaraka amin'ny foibe peptidyl transferase an'ny ribosome E. cuniculi dia manondro fa ity toerana catalytic ity dia manana rafitra mitovy amin'ny parasite E. cuniculi sy ny mpampiantrano azy, anisan'izany ny H. sapiens. e, f Ny hakitroky ny elektrôna mifanaraka amin'ny foibe decoding (e) sy ny rafitra skematika an'ny foibe decoding (f) dia manondro fa ny E. cuniculi dia manana residues U1491 fa tsy A1491 (E. coli numbering) amin'ny eukaryotes maro hafa. Ity fiovana ity dia manondro fa mety ho mora tohina amin'ny antibiotika izay mikendry ity toerana mavitrika ity ny E. cuniculi.
Mifanohitra amin'ny rafitra efa napetraka teo aloha an'ny ribosomes V. necatrix sy P. locustae (samy maneho ny fianakaviana microsporidia Nosematidae mitovy ny rafitra roa ary tena mitovy), ny ribosomes 31,32 E. cuniculi dia mandalo dingana maro amin'ny rRNA sy ny fizarazarana proteinina. Fiovan'ny endrika (Sary fanampiny 4-6). Ao amin'ny rRNA, ny fiovana miavaka indrindra dia nahitana ny fahaverezan'ny sombin-javatra 25S rRNA nohamafisina ES12L sy ny fahasimbana ampahany amin'ny helices h39, h41, ary H18 (Sary 1c, Sary fanampiny 4). Anisan'ireo proteinina ribosomal, ny fiovana miavaka indrindra dia nahitana ny fahaverezan'ny proteinina eS30 tanteraka sy ny fanafohezana ny proteinina eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17, ary eS7 (Sary fanampiny 4, 5).
Noho izany, ny fihenan'ny genome amin'ny karazana Encephalotozoon/Ordospora dia hita taratra amin'ny rafitry ny ribosome: ny ribosome E. cuniculi no tena mihena ny votoatin'ny proteinina ao amin'ny ribosome eukaryotic cytoplasmic izay iharan'ny toetra ara-drafitra, ary tsy manana ireo rRNA sy sombin-proteinina izay voatahiry betsaka tsy ao amin'ny eukaryotes ihany, fa koa amin'ny sehatra telo amin'ny fiainana. Ny rafitry ny ribosome E. cuniculi no manome ny modely molekiola voalohany ho an'ireo fiovana ireo ary mampiseho ireo zava-mitranga evolisiona izay tsy noraharahain'ny genomics mampitaha sy ny fandalinana ny rafitra biomolecular intracellular (Sary Fanampiny 7). Eto ambany, dia faritanay ny tsirairay amin'ireo zava-mitranga ireo miaraka amin'ny mety ho niandohany evolisiona sy ny mety ho fiantraikany amin'ny asan'ny ribosome.
Hitanay avy eo fa ankoatra ny fanapahana rRNA lehibe, ny ribosomes E. cuniculi dia manana fiovaovan'ny rRNA amin'ny iray amin'ireo toerana mavitrika. Na dia mitovy rafitra amin'ny ribosomes eukaryotic hafa aza ny foiben'ny peptidyl transferase ao amin'ny ribosome E. cuniculi (Sary 1d), dia tsy mitovy ny foiben'ny famakiana noho ny fiovaovan'ny filaharana ao amin'ny nucleotide 1491 (E. coli numbering, Sary 1e, f). Zava-dehibe ity fandinihana ity satria ny toerana famakiana ny ribosomes eukaryotic dia mazàna misy residues G1408 sy A1491 raha oharina amin'ny residues bakteria A1408 sy G1491. Io fiovaovana io no fototry ny fahasamihafan'ny fahatsapana ny ribosomes bakteria sy eukaryotic amin'ny fianakaviana aminoglycoside amin'ny antibiotika ribosomal sy molekiola kely hafa izay mikendry ny toerana famakiana. Ao amin'ny toerana famakiana ny ribosome E. cuniculi, ny residue A1491 dia nosoloina U1491, izay mety hamorona interface fifandraisana miavaka ho an'ny molekiola kely mikendry ity toerana mavitrika ity. Hita amin'ny microsporidia hafa toy ny P. locustae sy V. necatrix ihany koa io karazana A14901 io, izay manondro fa miely patrana amin'ny karazana microsporidia izy io (Sary 1f).
Satria nalaina avy amin'ny spores tsy miasa ara-metabolisma ny santionan'ny ribosome E. cuniculi anay, dia notsapainay ny sarintany cryo-EM an'ny E. cuniculi ho an'ny fifamatoran'ny ribosome voalaza teo aloha teo ambanin'ny toe-javatra misy fihenjanana na mosary. Ireo anton-javatra hibernation 31,32,36,37, 38. Nampifanarahinay tamin'ny sarintany cryo-EM an'ny ribosome E. cuniculi ny rafitra efa napetraka teo aloha an'ny ribosome hibernation. Ho an'ny docking, ny ribosome S. cerevisiae dia nampiasaina niaraka tamin'ny anton-javatra hibernation Stm138, ny ribosome locust miaraka amin'ny anton-javatra Lso232, ary ny ribosome V. necatrix miaraka amin'ny anton-javatra Mdf1 sy Mdf231. Miaraka amin'izay koa, hitanay ny hakitroky ny cryo-EM mifanaraka amin'ny anton-javatra sisa Mdf1. Mitovy amin'ny fifamatoran'ny Mdf1 amin'ny ribosome V. necatrix, ny Mdf1 koa dia mifamatotra amin'ny ribosome E. cuniculi, izay manakana ny toerana E an'ny ribosome, izay mety hanampy amin'ny fanaovana ny ribosome ho azo ampiasaina rehefa tsy miasa intsony ny spores-n'ny parasite rehefa tsy miasa intsony ny vatana (Sary 2).
Manakana ny toerana E an'ny ribosome ny Mdf1, izay toa manampy amin'ny fanafoanana ny ribosome rehefa tsy miasa intsony ny spores-n'ny parasite. Ao amin'ny firafitry ny ribosome E. cuniculi, hitanay fa ny Mdf1 dia mamorona fifandraisana tsy fantatra teo aloha amin'ny vatan'ny ribosome L1, ny ampahan'ny ribosome izay manamora ny famoahana ny tRNA deacylated avy amin'ny ribosome mandritra ny fananganana proteinina. Ireo fifandraisana ireo dia manondro fa ny Mdf1 dia misaraka amin'ny ribosome amin'ny fampiasana fomba mitovy amin'ny tRNA deacetylated, izay manome fanazavana mety momba ny fomba esorin'ny ribosome ny Mdf1 mba hamerenana ny fananganana proteinina.
Na izany aza, ny firafitsika dia naneho fifandraisana tsy fantatra teo amin'ny Mdf1 sy ny tongotry ny ribosome L1 (ny ampahan'ny ribosome izay manampy amin'ny famoahana ny tRNA deacylated avy amin'ny ribosome mandritra ny fananganana proteinina). Indrindra indrindra, ny Mdf1 dia mampiasa fifandraisana mitovy amin'ny ampahan'ny kiho amin'ny molekiola tRNA deacylated (Sary 2). Ity modely molekiola tsy fantatra teo aloha ity dia naneho fa ny Mdf1 dia misaraka amin'ny ribosome amin'ny fampiasana fomba mitovy amin'ny tRNA deacetylated, izay manazava ny fomba esorin'ny ribosome ity singa hibernation ity mba hamerenana ny fananganana proteinina.
Rehefa nanamboatra ny modely rRNA izahay dia nahita fa ny ribosome E. cuniculi dia manana sombin-javatra rRNA mivalona tsy ara-dalàna, izay nantsoinay hoe rRNA mivaingana (Sary 3). Ao amin'ny ribosomes izay mandrakotra ireo sehatra telo amin'ny fiainana, ny rRNA dia mivalona ho rafitra izay ny ankamaroan'ny fototra rRNA dia na mifanambatra sy mivalona na mifandray amin'ny proteinina ribosomal38,39,40. Na izany aza, ao amin'ny ribosomes E. cuniculi, ny rRNA dia toa mandika io fitsipika mivalona io amin'ny alàlan'ny fanovana ny sasany amin'ireo heliks azy ho faritra rRNA mivalona.
Rafitry ny helix rRNA H18 25S ao amin'ny S. cerevisiae, V. necatrix, ary E. cuniculi. Matetika, ao amin'ny ribosomes izay mandrakotra ireo sehatra telo misy aina, ity mpampitohy ity dia mihodinkodina ho helix RNA izay misy residues 24 ka hatramin'ny 34. Ao amin'ny Microsporidia, mifanohitra amin'izany, ity mpampitohy rRNA ity dia mihena tsikelikely ho mpampitohy roa manankarena uridine tokana izay misy residues 12 monja. Ny ankamaroan'ireo residues ireo dia tratran'ny solvents. Ny sary dia mampiseho fa ny microsporidia parasitika dia toa mandika ny fitsipika ankapoben'ny fiforonan'ny rRNA, izay matetika mifamatotra amin'ny bases hafa ny bases rRNA na tafiditra amin'ny fifandraisan'ny rRNA-proteinina. Ao amin'ny microsporidia, ny sombin-rRNA sasany dia maka fiforonan-javatra tsy mety, izay mahatonga ny helix rRNA teo aloha ho sombin-javatra tokana mivelatra saika mahitsy. Ny fisian'ireo faritra tsy mahazatra ireo dia ahafahan'ny microsporidia rRNA mifamatotra amin'ny sombin-rRNA lavitra amin'ny fampiasana bases RNA vitsy dia vitsy.
Ny ohatra miavaka indrindra amin'ity tetezamita evolisiona ity dia azo jerena ao amin'ny helix rRNA H18 25S (Sary 3). Ao amin'ny karazana avy amin'ny E. coli mankany amin'ny olombelona, ​​ny fotony amin'ity helix rRNA ity dia misy nucleotides 24-32, izay mamorona helix tsy ara-dalàna kely. Ao amin'ny rafitra ribosomal voafaritra teo aloha avy amin'ny V. necatrix sy P. locustae,31,32 dia tsy mihodinkodina amin'ny ampahany ny fotony amin'ny helix H18, saingy voatahiry ny fifanarahan'ny fotony nucleotide. Na izany aza, ao amin'ny E. cuniculi, ity sombin-rRNA ity dia lasa mpampitohy fohy indrindra 228UUUUGU232 sy 301UUUUUUUUUU307. Tsy toy ny sombin-rRNA mahazatra, ireo mpampitohy manankarena uridine ireo dia tsy mihodinkodina na mifandray betsaka amin'ny proteinina ribosomal. Fa kosa, mampiasa rafitra misokatra amin'ny solvent sy mivelatra tanteraka izy ireo izay mivelatra saika mahitsy ny kofehy rRNA. Ity endrika mivelatra ity dia manazava ny fomba fampiasan'ny E. cuniculi fototra RNA 12 ihany mba hamenoana ny banga 33 Å eo anelanelan'ny heliks rRNA H16 sy H18, raha toa kosa ka mila fototra rRNA avo roa heny farafahakeliny ny karazana hafa mba hamenoana ny banga.
Araka izany, azontsika aseho fa, amin'ny alàlan'ny fiforonan'ny angovo tsy dia tsara loatra, ny microsporidia parasitika dia namorona paikady hampihenana na dia ireo ampahany rRNA izay voatahiry amin'ny ankapobeny amin'ny karazana amin'ny sehatra telo amin'ny fiainana aza. Toa, amin'ny alàlan'ny fanangonana fiovan'ny fototarazo izay manova ny heliks rRNA ho rohy poly-U fohy, ny E. cuniculi dia afaka mamorona sombin-rRNA tsy mahazatra misy nucleotides vitsy araka izay azo atao ho an'ny fametahana ny sombin-rRNA distal. Izany dia manampy amin'ny fanazavana ny fomba nahatratraran'ny microsporidia fihenana goavana teo amin'ny rafitra molekiolany fototra nefa tsy very ny fahamarinan'ny rafitra sy ny asany.
Endri-javatra tsy mahazatra iray hafa an'ny rRNA E. cuniculi ny fisehoan'ny rRNA tsy misy hatevina (Sary 4). Ny fivontosana dia nokleotida tsy misy fotony tsiroaroa izay miolikolika avy amin'ny helix RNA fa tsy miafina ao anatiny. Ny ankamaroan'ny fivontosana rRNA dia miasa toy ny lakaoly molekiola, manampy amin'ny fampiraisana ireo proteinina ribosomal mifanila na sombin-javatra rRNA hafa. Ny sasany amin'ireo fivontosana dia miasa toy ny savily, mamela ny helix rRNA hiondrika sy hiforitra tsara indrindra ho an'ny famokarana proteinina mahomby 41.
a Tsy hita ao amin'ny rafitry ny ribosome E. cuniculi ny fisian'ny rRNA (fanisana S. cerevisiae), fa hita ao amin'ny ankamaroan'ny eukaryotes hafa b. E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens, ary ribosomes anatiny E. cuniculi. Ny katsentsitra dia tsy manana ireo fivontosana rRNA tranainy sy voatahiry tsara. Ireo hatevina ireo dia manamafy orina ny rafitry ny ribosome; noho izany, ny tsy fisian'izy ireo ao amin'ny microsporidia dia manondro fihenan'ny fahamarinan'ny fiforonan'ny rRNA ao amin'ny katsentsitra microsporidia. Ny fampitahana amin'ny tahony P (tahon'ny L7/L12 ao amin'ny bakteria) dia mampiseho fa ny fahaverezan'ny fivontosana rRNA indraindray dia mifanindry amin'ny fisehoan'ny fivontosana vaovao eo akaikin'ireo fivontosana very. Ny helix H42 ao amin'ny rRNA 23S/28S dia manana fivontosana tranainy (U1206 ao amin'ny Saccharomyces cerevisiae) izay tombanana ho 3.5 lavitrisa taona farafahakeliny noho ny fiarovana azy amin'ny sehatra telo amin'ny fiainana. Ao amin'ny microsporidia, dia esorina io fivontosana io. Na izany aza, nisy fivontosana vaovao niseho teo akaikin'ilay fivontosana very (A1306 ao amin'ny E. cuniculi).
Mahavariana fa hitanay fa ny ribosomes E. cuniculi dia tsy manana ny ankamaroan'ny fivontosana rRNA hita amin'ny karazana hafa, anisan'izany ny fivontosana mihoatra ny 30 voatahiry ao amin'ny eukaryotes hafa (Sary 4a). Io fatiantoka io dia manafoana ny fifandraisana maro eo amin'ny subunits ribosomal sy ny helices rRNA mifanila aminy, indraindray mamorona banga lehibe ao anatin'ny ribosome, ka mahatonga ny ribosome E. cuniculi ho mora mivelatra kokoa raha oharina amin'ny ribosomes nentim-paharazana (Sary 4b). Tsara homarihina fa hitanay fa ny ankamaroan'ireo fivontosana ireo dia very ihany koa tao amin'ny rafitra ribosome V. necatrix sy P. locustae izay efa fantatra teo aloha, izay tsy noraharahain'ny fanadihadiana ara-drafitra teo aloha31,32.
Indraindray ny fahaverezan'ny fivontosana rRNA dia miaraka amin'ny fivoaran'ny fivontosana vaovao eo akaikin'ny fivontosana very. Ohatra, ny tahony P ribosomal dia misy fivontosana U1208 (ao amin'ny Saccharomyces cerevisiae) izay tafavoaka velona tamin'ny E. coli ka hatramin'ny olombelona ary noho izany dia tombanana ho 3.5 lavitrisa taona. Mandritra ny fananganana proteinina, ity fivontosana ity dia manampy ny tahony P hifindra eo anelanelan'ny endrika misokatra sy mihidy mba hahafahan'ny ribosome mandray ireo singa fandikan-teny ary manatitra azy ireo any amin'ny toerana mavitrika. Ao amin'ny ribosome E. cuniculi, tsy misy io hatevina io; na izany aza, ny hatevina vaovao (G883) izay hita ao amin'ny tsiroaroa fototra telo ihany dia afaka mandray anjara amin'ny famerenana amin'ny laoniny ny fahafahan'ny tahony P mihetsika tsara indrindra (Sary 4c).
Ny angon-drakitray momba ny rRNA tsy misy fivontosana dia manondro fa ny fampihenana ny rRNA dia tsy voafetra amin'ny fahaverezan'ny singa rRNA eo amin'ny velaran'ny ribosome ihany, fa mety mahakasika ny atin'ny ribosome ihany koa, ka mamorona lesoka molekiola manokana ho an'ny katsentsitra izay tsy voalaza ao amin'ny sela velona afaka. Misy karazana velona hita.
Rehefa avy nanao modely ireo proteinina ribosomal kanonika sy rRNA izahay, dia hitanay fa tsy afaka manazava ireo ampahany telo amin'ny sary cryo-EM ireo singa ribosomal mahazatra. Molekiola kely ny roa amin'ireo sombiny ireo (Sary 5, Sary Fanampiny 8). Ny ampahany voalohany dia eo anelanelan'ny proteinina ribosomal uL15 sy eL18 amin'ny toerana izay matetika misy ny C-terminus an'ny eL18, izay fohy ao amin'ny E. cuniculi. Na dia tsy afaka mamaritra ny maha-izy azy an'io molekiola io aza isika, ny habeny sy ny endriky ity nosy hakitroky ity dia hazavaina tsara amin'ny fisian'ny molekiola spermidine. Ny fifamatorany amin'ny ribosome dia voalamina amin'ny alàlan'ny fiovan'ny microsporidia manokana ao amin'ny proteinina uL15 (Asp51 sy Arg56), izay toa mampitombo ny fifandraisan'ny ribosome amin'ity molekiola kely ity, satria mamela ny uL15 hamatotra ny molekiola kely ho ao anaty rafitra ribosomal. Sary Fanampiny 2). 8, angon-drakitra fanampiny 1, 2).
Sary Cryo-EM mampiseho ny fisian'ny nukleotida ivelan'ny ribose mifamatotra amin'ny ribosome E. cuniculi. Ao amin'ny ribosome E. cuniculi, ity nukleotida ity dia mipetraka amin'ny toerana mitovy amin'ny nukleotida 25S rRNA A3186 (Saccharomyces cerevisiae numbering) ao amin'ny ankamaroan'ny ribosome eukaryotic hafa. b Ao amin'ny firafitry ny ribosomal an'ny E. cuniculi, ity nukleotida ity dia eo anelanelan'ny proteinina ribosomal uL9 sy eL20, ka mahatonga ny fifandraisana eo amin'ireo proteinina roa ho marin-toerana. cd Famakafakana ny fiarovana ny filaharan'ny eL20 eo amin'ireo karazana microsporidia. Ny hazo phylogenetic an'ny karazana Microsporidia (c) sy ny fampifanarahana ny filaharan'ny proteinina eL20 (d) dia mampiseho fa ny sisa tavela amin'ny fifamatoran'ny nukleotida F170 sy K172 dia voatahiry ao amin'ny ankamaroan'ny Microsporidia mahazatra, afa-tsy ny S. lophii, afa-tsy ny Microsporidia sampana voalohany, izay nitazona ny fanitarana ny rRNA ES39L. e Ity sary ity dia mampiseho fa ny sisa tavela amin'ny fifamatoran'ny nucleotide F170 sy K172 dia hita ao amin'ny eL20 amin'ny genome microsporidia mihena be ihany, fa tsy amin'ny eukaryotes hafa. Amin'ny ankapobeny, ireo angon-drakitra ireo dia manondro fa ny ribosomes Microsporidian dia namorona toerana fifamatoran'ny nucleotide izay toa mifamatotra amin'ny molekiola AMP ary mampiasa azy ireo mba hanamafisana ny fifandraisana proteinina-proteinina ao amin'ny rafitra ribosomal. Ny fiarovana avo lenta an'io toerana fifamatoran'ny Microsporidia io sy ny tsy fisiany amin'ny eukaryotes hafa dia manondro fa ity toerana ity dia mety hanome tombony ho an'ny Microsporidia amin'ny fahavelomana voafantina. Noho izany, ny paosy fifamatoran'ny nucleotide ao amin'ny ribosome microsporidia dia toa tsy endri-javatra mihasimba na endrika farany amin'ny fahasimban'ny rRNA araka ny voalaza teo aloha, fa fanavaozana evolisiona mahasoa izay ahafahan'ny ribosome microsporidia mifamatotra mivantana amin'ny molekiola kely, mampiasa azy ireo ho toy ny singa fanorenana molekiola. singa fanorenana ho an'ny ribosomes. Ity fahitana ity dia mahatonga ny ribosome microsporidia ho ribosome tokana fantatra fa mampiasa nucleotide tokana ho singa fanorenana ara-drafitra. f Lalan'ny evolisiona petra-kevitra avy amin'ny fifamatoran'ny nucleotide.
Ny hakitroky ny lanjan'ny molekiola faharoa ambany dia hita eo amin'ny fifandraisana misy eo amin'ny proteinina ribosomal uL9 sy eL30 (Sary 5a). Ity fifandraisana ity dia efa voalaza teo aloha tao amin'ny rafitry ny ribosome Saccharomyces cerevisiae ho toerana fifamatorana ho an'ny nucleotide 25S an'ny rRNA A3186 (ampahany amin'ny fanitarana rRNA ES39L)38. Naseho fa ao amin'ny ribosome P. locustae ES39L simba, ity fifandraisana ity dia mifamatotra amin'ny nucleotide tokana tsy fantatra 31, ary heverina fa ity nucleotide ity dia endrika farany mihena amin'ny rRNA, izay ny halavan'ny rRNA dia ~130-230 bases. Ny ES39L dia mihena ho nucleotide tokana 32.43. Ny sary cryo-EM anay dia manohana ny hevitra fa ny hakitroky dia azo hazavaina amin'ny alàlan'ny nucleotide. Na izany aza, ny famaha avo kokoa amin'ny rafitray dia naneho fa ity nucleotide ity dia molekiola extraribosomal, mety ho AMP (Sary 5a, b).
Nanontany izahay avy eo raha toa ka niseho tao amin'ny ribosome E. cuniculi ny toerana fifamatoran'ny nucleotide sa efa nisy taloha. Koa satria ny fifamatoran'ny nucleotide dia tarihin'ny residues Phe170 sy Lys172 ao amin'ny proteinina ribosomal eL30 indrindra, dia nodinihinay ny fiarovana ireo residues ireo amin'ny eukaryotes solontena 4396. Toy ny amin'ny uL15 etsy ambony, dia hitanay fa ny residues Phe170 sy Lys172 dia voatahiry tsara amin'ny Microsporidia mahazatra ihany, fa tsy hita amin'ny eukaryotes hafa, anisan'izany ny Microsporidia tsy mahazatra Mitosporidium sy Amphiamblys, izay tsy mihena ny sombin-javatra rRNA ES39L 44, 45, 46 (Sary 5c). -e).
Raha fintinina, ireo angon-drakitra ireo dia manohana ny hevitra fa ny E. cuniculi sy mety ho microsporidia kanonika hafa dia efa namolavola ny fahaizana misambotra metabolites kely maro be ao amin'ny rafitry ny ribosome mba hanonerana ny fihenan'ny rRNA sy ny haavon'ny proteinina. Amin'ny fanaovana izany, dia namolavola fahaizana miavaka izy ireo hifamatotra amin'ny nucleotides ivelan'ny ribosome, izay mampiseho fa ny rafitry ny molekiola katsentsitra dia manonitra amin'ny alàlan'ny fisamborana metabolites kely be dia be ary mampiasa azy ireo ho toy ny fanahafana ara-drafitra ny RNA sy ny sombin-proteinina simba.
Ny ampahany fahatelo tsy voasivana amin'ny sarintany cryo-EM anay, hita ao amin'ny subunit ribosomal lehibe. Ny famaha avo lenta (2.6 Å) amin'ny sarintany dia manondro fa io hakitroky io dia an'ny proteinina misy fitambarana miavaka amin'ny sisa tavela amin'ny rojo sisiny lehibe, izay namela anay hamantatra io hakitroky io ho proteinina ribosomal tsy fantatra teo aloha izay fantatray ho. Nantsoina hoe msL2 (proteinina manokana ho an'ny Microsporidia L2) izy io (fomba, sary 6). Ny fikarohana homology anay dia naneho fa ny msL2 dia voatahiry ao amin'ny clade Microsporidia an'ny karazana Encephaliter sy Orosporidium, saingy tsy hita amin'ny karazana hafa, anisan'izany ny Microsporidia hafa. Ao amin'ny rafitra ribosomal, ny msL2 dia mipetraka amin'ny banga noforonin'ny fahaverezan'ny rRNA ES31L mivelatra. Ao amin'io banga io, ny msL2 dia manampy amin'ny fanamafisana ny fiforonan'ny rRNA ary afaka manonitra ny fahaverezan'ny ES31L (Sary 6).
a Ny hakitroky ny elektrôna sy ny modely amin'ny proteinina ribosomal manokana ho an'ny Microsporidia msL2 hita ao amin'ny ribosome E. cuniculi. b Ny ankamaroan'ny ribosome eukaryotic, anisan'izany ny ribosome 80S an'ny Saccharomyces cerevisiae, dia very ny fanamafisana ny rRNA ES19L amin'ny ankamaroan'ny karazana Microsporidian. Ny rafitra efa napetraka teo aloha amin'ny ribosome V. necatrix microsporidia dia manondro fa ny fahaverezan'ny ES19L amin'ireo katsentsitra ireo dia voaonitra amin'ny alàlan'ny fivoaran'ny proteinina ribosomal msL1 vaovao. Ato amin'ity fandalinana ity, dia hitanay fa ny ribosome E. cuniculi koa dia namorona proteinina RNA ribosomal fanampiny ho fanonerana ny fahaverezan'ny ES19L. Na izany aza, ny msL2 (voalaza amin'izao fotoana izao ho proteinina ECU06_1135 petra-kevitra) sy ny msL1 dia manana fiaviana ara-drafitra sy evolisiona samihafa. c Ity fahitana ny famokarana proteinina ribosomal msL1 sy msL2 tsy mifandray amin'ny evolisiona ity dia manambara fa raha manangona fiovan'ny fototarazo manimba ao amin'ny rRNA-ny ny ribosomes, dia afaka mahatratra ambaratonga tsy mbola nisy toa azy amin'ny fahasamihafan'ny firafitra na dia amin'ny ampahany kely amin'ny karazana mifandray akaiky aza. Ity fahitana ity dia afaka manampy amin'ny fanazavana ny niandohan'ny sy ny evolisionan'ny ribosome mitochondrial, izay fantatra amin'ny rRNA mihena be sy ny fiovaovan'ny firafitry ny proteinina amin'ny karazana samihafa.
Avy eo dia nampitahainay tamin'ny proteinina msL1 voalaza teo aloha ny proteinina msL2, izay hany proteinina ribosomal manokana ho an'ny microsporidia hita ao amin'ny ribosome V. necatrix. Tianay hotsapaina raha mifandray ara-evolisiona ny msL1 sy msL2. Nasehon'ny fanadihadianay fa ny msL1 sy msL2 dia mipetraka ao amin'ny lavaka mitovy ao amin'ny rafitra ribosomal, saingy manana rafitra voalohany sy fahatelo samihafa, izay manondro ny fiaviany ara-evolisiona mahaleo tena (Sary 6). Noho izany, ny nahitanay ny msL2 dia manome porofo fa ny vondron'ny karazana eukaryotic compact dia afaka mivoatra tsy miankina amin'ny proteinina ribosomal miavaka ara-drafitra mba hanonerana ny fahaverezan'ny sombin-javatra rRNA. Miavaka ity zavatra hita ity satria ny ankamaroan'ny ribosome eukaryotic cytoplasmic dia misy proteinina tsy miovaova, anisan'izany ny fianakaviana mitovy amin'ny proteinina ribosomal 81. Ny fisehoan'ny msL1 sy msL2 ao amin'ny clades microsporidia isan-karazany ho setrin'ny fahaverezan'ny ampahany rRNA mivelatra dia manondro fa ny fahasimban'ny maritrano molekiolan'ny katsentsitra dia mahatonga ny katsentsitra hitady fiovan'ny rafitra, izay mety hitarika amin'ny fahazoana azy ireo amin'ny vondron'ny katsentsitra samihafa.
Farany, rehefa vita ny modely nataonay, dia nampitaha ny firafitry ny ribosome E. cuniculi tamin'izay novinavinaina avy amin'ny filaharan'ny genome izahay. Maro ireo proteinina ribosomal, anisan'izany ny eL14, eL38, eL41, ary eS30, no noheverina fa tsy hita tao amin'ny genome E. cuniculi noho ny tsy fisian'ny homologues avy amin'ny genome E. cuniculi. Voalaza ihany koa fa hisy fahaverezan'ny proteinina ribosomal maro amin'ny ankamaroan'ny katsentsitra intracellular sy endosymbionts hafa mihena be. Ohatra, na dia ahitana fianakaviana proteinina ribosomal 54 mitovy aza ny ankamaroan'ny bakteria velona malalaka, dia 11 amin'ireo fianakaviana proteinina ireo ihany no manana homologues azo tsikaritra ao amin'ny genome tsirairay nodinihina amin'ny bakteria voafetra amin'ny mpampiantrano. Ho fanohanana izany hevitra izany, dia hita tamin'ny alalan'ny fanandramana ny fahaverezan'ny proteinina ribosomal ao amin'ny V. necatrix sy P. locustae microsporidia, izay tsy manana proteinina eL38 sy eL4131,32.
Na izany aza, ny rafitray dia mampiseho fa ny eL38, eL41, ary eS30 ihany no tena very ao amin'ny ribosome E. cuniculi. Voatahiry ny proteinina eL14 ary ny rafitray dia naneho ny antony tsy nahitana ity proteinina ity tao amin'ny fikarohana homology (Sary 7). Ao amin'ny ribosome E. cuniculi, ny ankamaroan'ny toerana fifamatoran'ny eL14 dia very noho ny fahasimban'ny ES39L nohamafisina rRNA. Raha tsy misy ny ES39L, ny eL14 dia very ny ankamaroan'ny rafitra faharoa, ary 18% amin'ny filaharan'ny eL14 ihany no mitovy amin'ny E. cuniculi sy S. cerevisiae. Mahavariana ity fiarovana ny filaharana ratsy ity satria na dia ny Saccharomyces cerevisiae sy Homo sapiens aza - zavamananaina izay nivoatra 1.5 lavitrisa taona ny elanelany - dia mizara mihoatra ny 51% amin'ny residues mitovy ao amin'ny eL14. Ity fahaverezan'ny fiarovana tsy ara-dalàna ity dia manazava ny antony mahatonga ny E. cuniculi eL14 ho voalaza amin'izao fotoana izao ho proteinina M970_061160 fa tsy ho proteinina ribosomal eL1427.
ary Very ny fanitarana ny rRNA ES39L ny ribosome Microsporidia, izay nanafoana ampahany ny toerana fifamatoran'ny proteinina ribosomal eL14. Raha tsy misy ny ES39L, dia very ny rafitra faharoa ny proteinina microspore eL14, izay mihasimba ho lasa tadivavarana kely indrindra ny α-helix mifamatotra amin'ny rRNA teo aloha. b Ny fampifanarahana ny filaharana maromaro dia mampiseho fa voatahiry tsara ny proteinina eL14 amin'ny karazana eukaryotic (57% ny fitoviana filaharana eo amin'ny leviora sy ny homologues olombelona), saingy tsy voatahiry tsara ary tsy mitovy amin'ny microsporidia (izay tsy mihoatra ny 24% amin'ny residues no mitovy amin'ny homologue eL14). avy amin'ny S. cerevisiae na H. sapiens). Io fiarovana filaharana tsy dia tsara sy ny fiovaovan'ny rafitra faharoa io dia manazava ny antony tsy nahitana ny homologue eL14 tao amin'ny E. cuniculi mihitsy ary ny antony heverina fa very ity proteinina ity tao amin'ny E. cuniculi. Mifanohitra amin'izany kosa, ny E. cuniculi eL14 dia efa voalaza teo aloha ho proteinina M970_061160. Io fandinihana io dia manondro fa ny fahasamihafan'ny genome microsporidia dia tombanana loatra amin'izao fotoana izao: ny fototarazo sasany izay heverina fa very ao amin'ny microsporidia dia voatahiry, na dia amin'ny endrika tena samy hafa aza; fa ny sasany kosa dia heverina fa mandika ho an'ny fototarazo microsporidia ho an'ny proteinina manokana ho an'ny kankana (ohatra, ny proteinina heverina fa M970_061160) dia mandika ho an'ny proteinina tena isan-karazany hita ao amin'ny eukaryotes hafa.
Ity zavatra hita ity dia manondro fa ny fihenan'ny rRNA dia mety hiteraka fahaverezan'ny fiarovana ny filaharan'ny proteinina ribosomal mifanila aminy, ka mahatonga ireo proteinina ireo tsy ho hita amin'ny fikarohana homology. Noho izany, mety hanombana tafahoatra ny tena haavon'ny fahasimban'ny molekiola ao amin'ny zavamananaina kely amin'ny genome isika, satria ny proteinina sasany heverina fa very dia mbola maharitra, na dia amin'ny endrika efa niova be aza.
Ahoana no ahafahan'ny katsentsitra mitazona ny asan'ny milina molekiolany ao anatin'ny toe-javatra mihena be ny genome? Mamaly io fanontaniana io ny fianarantsika amin'ny famaritana ny rafitra molekiola sarotra (ribosome) an'ny E. cuniculi, zavamananaina manana iray amin'ireo genome eukaryotic kely indrindra.
Efa ho roapolo taona izay no fantatra fa matetika ny molekiola proteinina sy ARN ao amin'ny katsentsitra mikraoba dia tsy mitovy amin'ny molekiola homologous ao amin'ny karazana velona malalaka satria tsy manana foibe fanaraha-maso ny kalitao izy ireo, mihena ho 50% amin'ny habeny ao amin'ny mikraoba velona malalaka, sns. . fiovan'ny fototarazo maro izay manimba ny fiforonan'ny sela sy ny asany. Ohatra, ny ribosomes amin'ny zavamananaina genome kely, anisan'izany ny katsentsitra intracellular maro sy endosymbionts, dia antenaina fa tsy manana proteinina ribosomal maromaro ary hatramin'ny ampahatelon'ny nucleotides rRNA raha oharina amin'ny karazana velona malalaka 27, 29, 30, 49. Na izany aza, ny fomba fiasan'ireo molekiola ireo ao amin'ny katsentsitra dia mbola mistery amin'ny ankapobeny, izay ianarana indrindra amin'ny alàlan'ny genomics mampitaha.
Asehon'ny fikarohanay fa ny firafitry ny makromolekiola dia afaka mampiharihary lafiny maro amin'ny evolisiona izay sarotra alaina avy amin'ny fandalinana genomika nentim-paharazana momba ny katsentsitra ao anaty sela sy ireo zavamananaina hafa voafetra amin'ny mpampiantrano (Sary Fanampiny 7). Ohatra, ny ohatra amin'ny proteinina eL14 dia mampiseho fa afaka manombana ambony loatra ny haavon'ny fahasimban'ny fitaovana molekiola ao amin'ny karazana katsentsitra isika. Inoana ankehitriny fa manana gène manokana ho an'ny microsporidia an-jatony ny katsentsitra encephalitic. Na izany aza, ny valin'ny fikarohanay dia mampiseho fa ny sasany amin'ireo gène toa manokana ireo dia tena variana tena samy hafa amin'ny gène izay mahazatra amin'ny eukaryotes hafa. Ankoatra izany, ny ohatra amin'ny proteinina msL2 dia mampiseho ny fomba tsy firaharahiantsika ny proteinina ribosomal vaovao sy ny tsy firaharahiantsika ny votoatin'ny milina molekiola katsentsitra. Ny ohatra amin'ny molekiola kely dia mampiseho ny fomba ahafahantsika tsy miraharaha ireo fanavaozana tena kanto indrindra amin'ny firafitry ny molekiola katsentsitra izay afaka manome azy ireo hetsika biolojika vaovao.
Raha fintinina, ireo valiny ireo dia manatsara ny fahatakarantsika ny fahasamihafana misy eo amin'ny rafitra molekiolan'ny zavamananaina voafetra amin'ny mpampiantrano sy ny mitovy aminy amin'ny zavamananaina velona malalaka. Asehontsika fa ny milina molekiola, izay noheverina hatry ny ela fa nihena, niharatsy, ary iharan'ny fiovan'ny fototarazo isan-karazany, dia manana andiana endri-javatra ara-drafitra tsy mahazatra tsy voamarika tsara.
Etsy ankilany, ireo sombin-javatra rRNA tsy matevina sy ireo sombin-javatra mifangaro izay hitanay tao amin'ny ribosomes an'ny E. cuniculi dia manondro fa ny fampihenana ny genome dia afaka manova na dia ireo ampahany amin'ny milina molekiola fototra izay voatahiry ao amin'ireo sehatra telo amin'ny fiainana aza - rehefa afaka efa ho 3.5 lavitrisa taona. evolisiona mahaleo tena an'ny karazana.
Ireo sombin-rRNA tsy misy mibontsina sy miraikitra ao amin'ny ribosomes E. cuniculi dia tena mahaliana tokoa raha jerena ireo fanadihadiana teo aloha momba ny molekiola RNA ao amin'ny bakteria endosymbiotic. Ohatra, ao amin'ny aphid endosymbiont Buchnera aphidicola, ny molekiola rRNA sy tRNA dia naseho fa manana rafitra saro-pady amin'ny mari-pana noho ny fitongilanan'ny firafitry ny A+T sy ny ampahany betsaka amin'ny mpivady fototra tsy kanônika20,50. Ireo fiovana ao amin'ny RNA ireo, ary koa ny fiovana ao amin'ny molekiola proteinina, dia heverina ankehitriny fa tompon'andraikitra amin'ny fiankinan-doha tafahoatra amin'ny endosymbionts amin'ny mpiara-miasa sy ny tsy fahafahan'ny endosymbionts mamindra hafanana 21, 23. Na dia manana fiovana miavaka amin'ny rafitra aza ny rRNA microsporidia parasitika, ny toetran'ireo fiovana ireo dia manondro fa ny fihenan'ny fahamarinan'ny hafanana sy ny fiankinan-doha bebe kokoa amin'ny proteinina chaperone dia mety ho toetra mahazatra amin'ny molekiola RNA ao amin'ny zavamananaina manana genome mihena.
Etsy ankilany, ny rafitray dia mampiseho fa ny microsporidia parasite dia namolavola fahaiza-manao miavaka hanoherana ny rRNA sy ny sombin-proteinina voatahiry amin'ny ankapobeny, ka mampivelatra ny fahaizana mampiasa metabolites kely be dia be sy mora azo ho toy ny fanahafana ara-drafitra ny rRNA sy ny sombin-proteinina simba. Fahasimban'ny rafitra molekiola. . Io hevitra io dia tohanan'ny zava-misy fa ny molekiola kely izay manonitra ny fahaverezan'ny sombin-proteinina ao amin'ny rRNA sy ny ribosomes an'ny E. cuniculi dia mifamatotra amin'ny residues manokana ho an'ny microsporidia ao amin'ny proteinina uL15 sy eL30. Izany dia manondro fa ny fifamatoran'ny molekiola kely amin'ny ribosomes dia mety ho vokatry ny fifantenana tsara, izay nifidianana ny fiovan'ny Microsporidia manokana ao amin'ny proteinina ribosomal noho ny fahafahany mampitombo ny fifandraisan'ny ribosomes amin'ny molekiola kely, izay mety hitarika ho amin'ny zavamananaina ribosomal mahomby kokoa. Ny fahitana dia mampiseho fanavaozana marani-tsaina amin'ny rafitra molekiolarin'ny parasite mikraoba ary manome antsika fahatakarana tsara kokoa ny fomba ihazonan'ny rafitra molekiolarin'ny parasite ny asany na dia eo aza ny fivoarana mihena.
Amin'izao fotoana izao, mbola tsy mazava ny famantarana ireo molekiola kely ireo. Tsy mazava ny antony maha-samy hafa ny fisehon'ireo molekiola kely ireo ao amin'ny firafitry ny ribosomal eo amin'ny karazana microsporidia. Indrindra indrindra, tsy mazava ny antony ahitana ny fifamatoran'ny nucleotide ao amin'ny ribosomes an'ny E. cuniculi sy P. locustae, fa tsy ao amin'ny ribosomes an'ny V. necatrix, na dia eo aza ny fisian'ny residue F170 ao amin'ny proteinina eL20 sy K172 an'ny V. necatrix. Mety ho vokatry ny residue 43 uL6 (eo akaikin'ny paosy fifamatoran'ny nucleotide) ity famafana ity, izay tyrosine ao amin'ny V. necatrix fa tsy threonine ao amin'ny E. cuniculi sy P. locustae. Ny rojo aromatika matevina ao amin'ny Tyr43 dia mety hanelingelina ny fifamatoran'ny nucleotide noho ny fifandimbiasan'ny steric. Na izany aza, ny famafana ny nucleotide miharihary dia mety ho vokatry ny famaha ambany amin'ny sary cryo-EM, izay manakana ny modely ny sombin-javatra ribosomal an'ny V. necatrix.
Etsy ankilany, ny asanay dia milaza fa ny fizotran'ny fahasimban'ny genome dia mety ho hery mamorona. Indrindra indrindra, ny firafitry ny ribosome E. cuniculi dia milaza fa ny fahaverezan'ny rRNA sy ny sombin-proteinina ao amin'ny ribosome microsporidia dia miteraka tsindry evolisiona izay mampiroborobo ny fiovan'ny firafitry ny ribosome. Ireo fiovaovana ireo dia mitranga lavitra ny toerana mavitrika amin'ny ribosome ary toa manampy amin'ny fitazonana (na famerenana) ny fivorian'ny ribosome tsara indrindra izay ho simba raha tsy izany noho ny fihenan'ny rRNA. Izany dia milaza fa ny fanavaozana lehibe amin'ny ribosome microsporidia dia toa niova ho filàna fiarovana ny fiovaovan'ny fototarazo.
Angamba izany no tsara indrindra aseho amin'ny fifamatoran'ny nucleotide, izay mbola tsy hita mihitsy tamin'ny zavamananaina hafa hatreto. Ny fisian'ny sisa tavela amin'ny fifamatoran'ny nucleotide ao amin'ny microsporidia mahazatra, fa tsy ao amin'ny eukaryotes hafa, dia manondro fa ny toerana fifamatoran'ny nucleotide dia tsy vakoka miandry ny hanjavona fotsiny, na ny toerana farany ahafahan'ny rRNA miverina amin'ny endrika nucleotides tsirairay. Fa kosa, ity toerana ity dia toa endri-javatra mahasoa izay mety ho nivoatra nandritra ny fihodinana maromaro tamin'ny fifantenana tsara. Ny toerana fifamatoran'ny nucleotide dia mety ho vokatra azo avy amin'ny fifantenana voajanahary: rehefa simba ny ES39L, dia voatery mitady onitra ny microsporidia mba hamerenana ny biogenesis ribosome tsara indrindra raha tsy misy ny ES39L. Koa satria ity nucleotide ity dia afaka manahaka ny fifandraisana molekiolan'ny nucleotide A3186 ao amin'ny ES39L, ny molekiola nucleotide dia lasa singa fanorenana ny ribosome, izay ny fifamatorany dia hatsaraina bebe kokoa amin'ny alàlan'ny fiovan'ny filaharan'ny eL30.
Mikasika ny fivoaran'ny molekiolan'ny katsentsitra ao anaty sela, ny fanadihadianay dia mampiseho fa ny herin'ny fifantenana voajanahary Darwiniana sy ny fiovaovan'ny fototarazo amin'ny fahasimban'ny genome dia tsy miasa miaraka, fa miovaova. Voalohany, ny fiovaovan'ny fototarazo dia manafoana ireo endri-javatra manan-danja amin'ny biomolecules, ka mahatonga ny fanonerana ho tena ilaina. Rehefa mahafeno io filàna io amin'ny alàlan'ny fifantenana voajanahary Darwiniana ny katsentsitra vao afaka mampivelatra ny toetrany mahavariana sy manavao indrindra ny macromolecules-ny. Zava-dehibe ny manamarika fa ny fivoaran'ny toerana fifamatoran'ny nucleotide ao amin'ny ribosome E. cuniculi dia manondro fa ity lamina fatiantoka-to-tombony amin'ny fivoaran'ny molekiola ity dia tsy vitan'ny hoe manafoana ny fiovan'ny fototarazo manimba, fa indraindray manome asa vaovao tanteraka amin'ny macromolecules katsentsitra.
Mifanaraka amin'ny teôrian'i Sewell Wright momba ny fifandanjana mihetsika ity hevitra ity, izay milaza fa ny rafitra henjana amin'ny fifantenana voajanahary dia mametra ny fahafahan'ny zavamananaina manavao51,52,53. Na izany aza, raha manelingelina ny fifantenana voajanahary ny fiovaovan'ny fototarazo, dia mety hiteraka fiovana izay tsy mifanaraka amin'ny tenany (na manimba mihitsy aza) ireo fiovaovan'ny fototarazo ireo fa mitarika fiovana bebe kokoa izay manome fahaiza-manao ambony kokoa na hetsika biolojika vaovao. Manohana izany hevitra izany ny rafitray amin'ny alàlan'ny fanehoana fa ny karazana fiovan'ny fototarazo izay mampihena ny fihodinana sy ny asan'ny biomolekiola dia toa ny antony lehibe mahatonga ny fanatsarana azy. Mifanaraka amin'ny modely evolisiona mandresy lahatra, ny fanadihadianay dia mampiseho fa ny fahasimban'ny genome, izay heverina ho dingana miharatsy, dia mpamily lehibe amin'ny fanavaozana ihany koa, indraindray ary angamba matetika aza mamela ny macromolecules hahazo hetsika katsentsitra vaovao. afaka mampiasa azy ireo.