Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт. Сез куллана торган браузер версиясендә CSS ярдәме чикләнгән. Иң яхшы тәҗрибә өчен, без сезгә яңартылган браузер кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'да туры килүчәнлек режимын сүндерегез). Шуңа кадәр, ярдәмне дәвам итү өчен, без сайтны стильләрсез һәм JavaScriptсыз күрсәтәчәкбез.
Микроб паразитларының эволюциясе паразитларның яхшыруына китерә торган табигый сайланыш һәм паразитларның геннарын югалтуына һәм зарарлы мутацияләр туплавына китерә торган генетик дрейф арасындагы каршы торуны үз эченә ала. Монда, бу каршы торуның бер макромолекула масштабында ничек баруын аңлау өчен, без табигатьтәге иң кечкенә геномнарның берсенә ия булган эукариот организм Encephalitozoon cuniculi рибосомасының крио-ЭМ структурасын тасвирлыйбыз. E. cuniculi рибосомаларында рРНКның экстремаль редукциясе моңарчы билгесез кушылган рРНК бәйләүчеләренең һәм кабарынкы булмаган рРНК эволюциясе кебек күрелмәгән структураль үзгәрешләр белән бергә бара. Моннан тыш, E. cuniculi рибосомалары рРНК фрагментлары һәм аксымнары югалуын кичектереп, кечкенә молекулаларны деградацияләнгән рРНК фрагментлары һәм аксымнарының структураль имитацияләре буларак куллану сәләтен үстереп кичерде. Гомумән алганда, без озак вакыт редукцияләнгән, дегенерацияләнгән һәм көчсезләндерүче мутацияләргә дучар булган дип саналган молекуляр структураларның экстремаль молекуляр кыскаруларга карамастан, аларны актив тотучы берничә компенсатор механизмнары булуын күрсәтәбез.
Микроб паразитларының күпчелек төркемнәренең хуҗаларын файдалану өчен уникаль молекуляр кораллары булганлыктан, безгә еш кына төрле паразит төркемнәре өчен төрле терапевтик чаралар эшләргә туры килә1,2. Ләкин, яңа дәлилләр паразит эволюциясенең кайбер аспектлары конвергент һәм күбесенчә фаразлап була торган булуын күрсәтә, бу микроб паразитларына киң терапевтик чаралар өчен потенциаль нигез булуын күрсәтә3,4,5,6,7,8,9.
Элегерәк үткәрелгән эшләр микроб паразитларында геном редукциясе яки геном таркалуы дип аталган гомуми эволюцион тенденцияне ачыклады10,11,12,13. Хәзерге тикшеренүләр күрсәткәнчә, микроорганизмнар ирекле яшәү рәвешеннән баш тартып, күзәнәк эчендәге паразитларга (яки эндосимбионтларга) әйләнгәч, аларның геномнары миллионлаган еллар дәвамында әкрен, ләкин гаҗәеп метаморфозаларга дучар була9,11. Геном таркалуы дип аталган процесста микроб паразитлары зарарлы мутацияләр туплыйлар, алар элек мөһим булган күп геннарны псевдогеннарга әйләндерә, бу геннарның акрынлап югалуына һәм мутация коллапсына китерә14,15. Бу коллапс иң борынгы күзәнәк эчендәге организмнардагы геннарның 95% кадәр юк итә ала, алар белән якын туган ирекле яшәүче төрләр арасында чагыштырмача. Шулай итеп, күзәнәк эчендәге паразитларның эволюциясе ике каршы көч арасындагы көрәш: Дарвин табигый сайланышы, паразитларның яхшыруына китерә, һәм геномның таркалуы, паразитларны оныта. Паразитның бу көрәштән ничек чыгып, молекуляр структурасының активлыгын саклап калуы ачык түгел.
Геном таркалу механизмы тулысынча аңлашылмаса да, ул, нигездә, еш генетик дрейф аркасында барлыкка килә кебек. Паразитлар кечкенә, җенессез һәм генетик яктан чикләнгән популяцияләрдә яшәгәнлектән, алар ДНК репликациясе вакытында кайвакыт барлыкка килә торган зарарлы мутацияләрне нәтиҗәле рәвештә бетерә алмыйлар. Бу зарарлы мутацияләрнең кире кайтарып булмый торган туплануына һәм паразит геномының кимүенә китерә. Нәтиҗәдә, паразит күзәнәк эчендәге мохиттә яшәү өчен кирәк булмаган геннарны гына югалтмый. Паразит популяцияләренең спорадик зарарлы мутацияләрне нәтиҗәле рәвештә бетерә алмавы бу мутацияләрнең геном буйлап, шул исәптән аларның иң мөһим геннары буенча туплануына китерә.
Геном редукциясен хәзерге аңлавыбызның күбесе геном эзлеклелекләрен чагыштыруга гына нигезләнгән, хуҗалык функцияләрен башкаручы һәм потенциаль дару максатлары булып хезмәт итүче чын молекулалардагы үзгәрешләргә аз игътибар бирелә. Чагыштырма тикшеренүләр күрсәткәнчә, күзәнәк эчендәге зарарлы микроб мутацияләре йөге аксымнарның һәм нуклеин кислоталарының дөрес булмаган бөкләнүенә һәм агрегацияләнүенә китерә, бу аларны шаперонга бәйлерәк һәм җылылыкка артык сизгер итә19,20,21,22,23. Моннан тыш, төрле паразитлар - бәйсез эволюция кайвакыт 2,5 миллиард елга кадәр аерылган - аксым синтезында5,6 һәм ДНКны төзәтү механизмнарында24 сыйфат контроле үзәкләренең шундый ук югалтуын кичергәннәр. Ләкин, күзәнәк эчендәге яшәү рәвешенең күзәнәк макромолекулаларының башка барлык үзенчәлекләренә, шул исәптән зарарлы мутацияләрнең артучы йөгенә молекуляр адаптациягә йогынтысы турында аз билгеле.
Бу эштә, күзәнәк эчендәге микроорганизмнарның аксымнары һәм нуклеин кислоталары эволюциясен яхшырак аңлау өчен, без Encephalitozoon cuniculi күзәнәк эчендәге паразиты рибосомаларының структурасын билгеләдек. E. cuniculi - гадәти булмаган кечкенә эукариот геномнары булган паразит микроспоридияләр төркеменә караган гөмбәгә охшаган организм, шуңа күрә алар геном таркалуын өйрәнү өчен модель организмнар буларак кулланыла25,26,27,28,29,30. Күптән түгел Microsporidia, Paranosema locustae һәм Vairimorpha necatrix31,32 (~3,2 Mb геном) уртача кимегән геномнары өчен крио-ЭМ рибосома структурасы билгеләнде. Бу структуралар рРНК амплификациясенең бераз югалуы күрше рибосомаль аксымнар арасында яңа контактлар үсеше яки яңа msL131,32 рибосомаль аксымнар алу белән компенсацияләнә дип фаразлый. Энцефалитозой төрләре (геномы ~2,5 миллион б.п.), иң якын туганнары Ordospora белән бергә, эукариотларда геномның редукциясенең иң югары дәрәҗәсен күрсәтәләр - аларда 2000 дән кимрәк аксым кодлаучы ген бар, һәм аларның рибосомаларында рРНК киңәю фрагментлары гына түгел (эукариот рибосомаларын бактерия рибосомаларыннан аеручы рРНК фрагментлары), шулай ук ​​E. cuniculi геномында гомологлар булмау сәбәпле дүрт рибосомаль аксым да бар дип көтелә26,27,28. Шуңа күрә без E. cuniculi рибосомасының геном таркалуына молекуляр адаптация өчен элек билгесез булган стратегияләрне ача алуы турында нәтиҗә ясадык.
Безнең крио-ЭМ структурасы характерланырга тиешле иң кечкенә эукариот цитоплазматик рибосоманы күрсәтә һәм геномның редукциясенең күзәнәкнең аерылгысыз өлеше булган молекуляр механизмның структурасына, җыелмасына һәм эволюциясенә ничек тәэсир итүен аңларга ярдәм итә. Без E. cuniculi рибосомасының РНК бөкләнүе һәм рибосома җыелмасының киң сакланган принципларын бозуын ачыкладык һәм яңа, элек билгесез булган рибосомаль аксым ачтык. Көтелмәгәнчә, без микроспория рибосомаларының кечкенә молекулаларны бәйләү сәләтен үстергәнен күрсәтәбез һәм рРНК һәм аксымнардагы кыскартулар эволюцион инновацияләрне башлап җибәрә, бу рибосомага файдалы сыйфатлар бирә ала дигән фараз ясыйбыз.
Күзәнәк эчендәге организмнарда аксымнар һәм нуклеин кислоталары эволюциясен аңлавыбызны яхшырту өчен, без зарарланган имезүчеләр күзәнәкләре культураларыннан E. cuniculi спораларын аерып алырга булдык, аларның рибосомаларын чистарту һәм бу рибосомаларның структурасын билгеләү өчен. Күп санлы паразит микроспоридияләр алу авыр, чөнки микроспоридияләрне туклыклы мохиттә үстереп булмый. Киресенчә, алар хуҗа күзәнәге эчендә генә үсә һәм үрчи. Шуңа күрә, рибосомаларны чистарту өчен E. cuniculi биомассасын алу өчен, без имезүчеләрнең бөер күзәнәк линиясе RK13не E. cuniculi споралары белән зарарладык һәм бу зарарланган күзәнәкләрне берничә атна дәвамында үстердек, E. cuniculi үссен һәм күбәсен өчен. Якынча ярты квадрат метрлы зарарланган күзәнәк монокатламын кулланып, без якынча 300 мг Microsporidia спораларын чистарта алдык һәм аларны рибосомаларны аеру өчен кулландык. Аннары без чистартылган спораларны пыяла шарчыклар белән ватык һәм чи рибосомаларны лизатларның этаплы полиэтиленгликоль фракциясен кулланып аердык. Бу безгә структураль анализ өчен якынча 300 мкг чимал E. cuniculi рибосомаларын алырга мөмкинлек бирде.
Аннары без алынган рибосома үрнәкләрен кулланып крио-ЭМ рәсемнәрен җыйдык һәм бу рәсемнәрне зур рибосомаль субберәмлеккә, кечкенә субберәмлек башына һәм кечкенә субберәмлеккә туры килә торган битлекләр ярдәмендә эшкәрттек. Бу процесс барышында без якынча 108,000 рибосомаль кисәкчәләрнең рәсемнәрен җыйдык һәм 2,7 Å чишелешле крио-ЭМ рәсемнәрен исәпләдек (Өстәмә 1-3 нче рәсемнәр). Аннары без криоЭМ рәсемнәрен E. cuniculi рибосомалары белән бәйле рРНК, рибосомаль аксым һәм кышкы йокы факторы Mdf1 модельләштерү өчен кулландык (1a, b рәсемнәр).
a Кышкы йокы факторы Mdf1 белән комплекслы E. cuniculi рибосомасының структурасы (pdb id 7QEP). b E. cuniculi рибосомасына бәйле Mdf1 кышкы йокы факторы картасы. c Микроспорид төрләрендә торгызылган рРНКны билгеле рибосомаль структуралар белән чагыштыручы икенчел структура картасы. Панельләрдә көчәйтелгән рРНК фрагментларының (ES) һәм рибосома актив үзәкләренең урнашуы күрсәтелгән, шул исәптән декодлау урыны (DC), сарциницин элмәге (SRL) һәм пептидилтрансфераза үзәге (PTC). d E. cuniculi рибосомасының пептидилтрансфераза үзәгенә туры килә торган электрон тыгызлыгы бу каталитик урынның E. cuniculi паразитында һәм аның хуҗаларында, шул исәптән H. sapiensта да, бер үк структурага ия булуын күрсәтә. e, f Декодлау үзәгенең электрон тыгызлыгы (e) һәм декодлау үзәгенең схематик структурасы (f) E. cuniculi'ның башка күп эукариотларда A1491 (E. coli номерлавы) урынына U1491 калдыклары булуын күрсәтә. Бу үзгәреш E. cuniculi'ның бу актив үзәккә юнәлтелгән антибиотикларга сизгер булуын күрсәтә.
V. necatrix һәм P. locqustae рибосомаларының элек билгеләнгән структураларыннан аермалы буларак (ике структура да бер үк микроспоридияләр гаиләсен тәкъдим итә һәм бер-берсенә бик охшаш), 31,32 E. cuniculi рибосомалары күпсанлы рРНК һәм аксым фрагментациясе процессларын кичерә. Алга таба денатурация (Өстәмә 4-6 рәсемнәр). рРНКда иң гаҗәеп үзгәрешләр арасында көчәйтелгән 25S рРНК фрагменты ES12L тулысынча югалуы һәм h39, h41 һәм H18 спиральләренең өлешчә дегенерациясе бар (1c рәсем, Өстәмә 4 рәсем). Рибосомаль аксымнар арасында иң гаҗәеп үзгәрешләр арасында eS30 аксымының тулысынча югалуы һәм eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17 һәм eS7 аксымнарының кыскаруы бар (Өстәмә 4, 5 рәсемнәр).
Шулай итеп, Encephalotozoon/Ordospora төрләре геномнарының кискен кимүе аларның рибосома структурасында чагыла: E. cuniculi рибосомалары структураль характеристикага дучар ителгән эукариот цитоплазматик рибосомаларында аксым күләменең иң зур югалтуын кичерә, һәм аларда хәтта эукариотларда гына түгел, ә тормышның өч өлкәсендә дә киң сакланган рРНК һәм аксым фрагментлары да юк. E. cuniculi рибосомасының структурасы бу үзгәрешләр өчен беренче молекуляр модель бирә һәм чагыштырма геномика һәм күзәнәк эчендәге биомолекуляр структураны өйрәнүләр тарафыннан игътибарсыз калдырылган эволюцион вакыйгаларны ачыклый (Өстәмә 7 нче рәсем). Түбәндә без бу вакыйгаларның һәрберсен аларның ихтимал эволюцион килеп чыгышы һәм рибосома функциясенә потенциаль йогынтысы белән бергә сурәтлибез.
Аннары без зур рРНК кисүләреннән тыш, E. cuniculi рибосомаларының актив үзәкләренең берсендә рРНК вариацияләре булуын ачыкладык. E. cuniculi рибосомасының пептидилтрансфераза үзәге башка эукариот рибосомалар белән бер үк структурага ия булса да (1d рәсем), декодлау үзәге 1491 нуклеотидындагы эзлеклелек вариациясе аркасында аерылып тора (E. coli номерлавы, 1e рәсем, f). Бу күзәтү мөһим, чөнки эукариот рибосомаларының декодлау урынында гадәттә A1408 һәм G1491 бактерия тибындагы калдыклар белән чагыштырганда G1408 һәм A1491 калдыклары була. Бу вариация бактерия һәм эукариот рибосомаларның рибосомаль антибиотикларның аминогликозид гаиләсенә һәм декодлау урынына юнәлтелгән башка кечкенә молекулаларга төрле сизгерлеге нигезендә ята. E. cuniculi рибосомасының декодлау урынында A1491 калдыгы U1491 белән алыштырылды, бу потенциаль рәвештә бу актив үзәккә юнәлтелгән кечкенә молекулалар өчен уникаль бәйләнеш интерфейсы булдырды. Шул ук A14901 варианты башка микроспорияләрдә, мәсәлән, P. loctake һәм V. necatrix'та да очрый, бу аның микроспория төрләре арасында киң таралганлыгын күрсәтә (1f рәсем).
Безнең E. cuniculi рибосома үрнәкләре метаболик яктан актив булмаган споралардан аерылганлыктан, без E. cuniculi крио-ЭМ картасын стресс яки ачлык шартларында рибосома бәйләнеше өчен элек тасвирланганча сынап карадык. Кышкы йокы факторлары 31,32,36,37, 38. Без кышкы йокыга киткән рибосоманың элек билгеләнгән структурасын E. cuniculi рибосомасының крио-ЭМ картасы белән туры китердек. Док өчен, Stm138 кышкы йокы факторы белән комплекста S. cerevisiae рибосомалары, Lso232 факторы белән комплекста саранча рибосомалары һәм Mdf1 һәм Mdf231 факторлары белән комплекста V. necatrix рибосомалары кулланылды. Шул ук вакытта, без ял итү факторы Mdf1 га туры килә торган крио-ЭМ тыгызлыгын таптык. Mdf1 V. necatrix рибосомасына бәйләнеше кебек үк, Mdf1 шулай ук ​​E. cuniculi рибосомасына бәйләнешкә керә, анда ул рибосоманың E урынын блоклый, бу, мөгаен, организм инактивлаштырылганда паразит споралар метаболик яктан актив булмаганда рибосомаларның барлыкка килүенә ярдәм итә (2 нче рәсем).
Mdf1 рибосоманың E сайтын блоклый, бу паразит споралар метаболик яктан актив булмаганда рибосоманы активлаштырмаска ярдәм итә кебек. E. cuniculi рибосомасының структурасында без Mdf1 рибосоманың L1 сабагы белән элек билгесез контакт барлыкка китерүен ачыкладык, бу рибосоманың аксым синтезы вакытында рибосомадан деацилланган тРНК чыгарылуын җиңеләйтә. Бу контактлар Mdf1 рибосомадан деацетилланган тРНК кебек үк механизм кулланып аерыла дип фаразлый, бу рибосоманың Mdf1 ны ничек чыгарып, аксым синтезын яңадан активлаштыруын аңлатырга мөмкинлек бирә.
Шулай да, безнең структура Mdf1 һәм L1 рибосома аягы (рибосоманың аксым синтезы вакытында рибосомадан деацилләнгән тРНКны чыгарырга ярдәм итүче өлеше) арасында билгесез контакт булуын ачыклады. Аерым алганда, Mdf1 деацилләнгән тРНК молекуласының терсәк сегменты белән бер үк контактларны куллана (2 нче рәсем). Элегрәк билгесез булган бу молекуляр модельләштерү Mdf1нең деацетилләнгән тРНК кебек үк механизм кулланып рибосомадан аерылуын күрсәтте, бу рибосоманың бу кышкы йокы факторын ничек бетереп, аксым синтезын яңадан активлаштыруын аңлата.
рРНК моделен төзегәндә, без E. cuniculi рибосомасында аномаль рәвештә бөкләнгән рРНК фрагментлары булуын ачыкладык, аларны без кушылган рРНК дип атадык (3 нче рәсем). Тормышның өч өлкәсен үз эченә алган рибосомаларда рРНК күпчелек рРНК нигезләре я нигез пары, я бер-берсе белән бөкләнә, яки рибосомаль аксымнар белән үзара бәйләнештә була торган структураларга бөкләнә38,39,40. Ләкин, E. cuniculi рибосомаларында рРНКлар үзләренең кайбер спиральләрен җәелмәгән рРНК өлкәләренә әйләндереп, бу бөкләнү принцибын бозалар кебек.
S. cerevisiae, V. necatrix һәм E. cuniculi'дагы H18 25S рРНК спираленең төзелеше. Гадәттә, өч яшәү өлкәсен үз эченә алган рибосомаларда бу бәйләүче 24-34 калдыкны үз эченә алган РНК спираленә әйләнә. Микроспоридияләрдә, киресенчә, бу рРНК бәйләүче әкренләп 12 калдыкны гына үз эченә алган ике бер чылбырлы уридинга бай бәйләүчегә әйләнә. Бу калдыкларның күбесе эреткечләргә дучар була. Рәсемдә күрсәтелгәнчә, паразит микроспоридияләр рРНК бөкләнүенең гомуми принципларын боза, анда рРНК нигезләре гадәттә башка нигезләр белән тоташа яки рРНК-аксым үзара бәйләнешендә катнаша. Микроспоридияләрдә кайбер рРНК фрагментлары уңайсыз бөкләнеш ала, анда элеккеге рРНК спиралы туры сызык буенча диярлек сузылган бер чылбырлы фрагментка әйләнә. Бу гадәти булмаган өлкәләрнең булуы микроспоридия рРНКсына ерак рРНК фрагментларын минималь сандагы РНК нигезләрен кулланып бәйләргә мөмкинлек бирә.
Бу эволюцион күчешнең иң ачык мисалы H18 25S рРНК спиралендә күзәтелә (3 нче рәсем). E. coli'дан алып кешеләргә кадәрге төрләрдә бу рРНК спираленең нигезләре 24-32 нуклеотидтан тора, алар бераз тәртипсез спираль барлыкка китерә. V. necatrix һәм P. locustae'дан алдан ачыкланган рибосомаль структураларда31,32 H18 спираленең нигезләре өлешчә ачылмаган, ләкин нуклеотид нигезләре парлашуы сакланган. Ләкин, E. cuniculi'да бу рРНК фрагменты иң кыска бәйләүчеләргә әйләнә 228UUUGU232 һәм 301UUUUUUUUU307. Гадәти рРНК фрагментларыннан аермалы буларак, бу уридинга бай бәйләүчеләр рибосомаль аксымнар белән тыгыз бәйләнештә булмыйлар һәм алар белән тыгыз бәйләнештә булмыйлар. Киресенчә, алар эреткеч белән ачык һәм тулысынча ачылган структураларны кабул итәләр, аларда рРНК җепләре турыга диярлек сузылган. Бу сузылган конформация E. cuniculi'ның H16 һәм H18 рРНК спиральләре арасындагы 33 Å аралыгын тутыру өчен нибары 12 РНК нигезен куллануын, ә башка төрләрнең бу араны тутыру өчен ким дигәндә ике тапкыр күбрәк рРНК нигезен таләп итүен аңлата.
Шулай итеп, без энергетика яктан тискәре бөкләнү аша паразит микроспоридияләрнең хәтта тормышның өч өлкәсендәге төрләр арасында киң сакланып калган рРНК сегментларын да кыскарту стратегиясен эшләгәннәрен күрсәтә алабыз. Күрәсең, рРНК спиральләрен кыска поли-U бәйләүчеләргә әйләндерә торган мутацияләр туплау юлы белән, E. cuniculi дисталь рРНК фрагментларын бәйләү өчен мөмкин кадәр аз нуклеотидларны үз эченә алган гадәти булмаган рРНК фрагментлары барлыкка китерә ала. Бу микроспоридияләрнең структураль һәм функциональ бөтенлеген югалтмыйча, аларның төп молекуляр структурасында ничек кискен кимүгә ирешкәннәрен аңларга ярдәм итә.
E. cuniculi рРНКсының тагын бер гадәти булмаган үзенчәлеге - калынайтуларсыз рРНК күренеше (4 нче рәсем). Чытырманлыклар - РНК спиралендә яшеренү урынына, аннан бөгелеп чыга торган нигез парлары булмаган нуклеотидлар. Күпчелек рРНК чыгып торганнары молекуляр ябыштыргычлар булып эшли, күрше рибосомаль аксымнарны яки башка рРНК фрагментларын бәйләүгә ярдәм итә. Кайбер чыпманлыклар шарнирлар булып эшли, бу рРНК спираленә продуктив аксым синтезы өчен оптималь рәвештә бөкләнергә һәм бөкләнергә мөмкинлек бирә 41.
a рРНК чыгып торуы (S. cerevisiae номерлавы) E. cuniculi рибосома структурасында юк, ләкин күпчелек башка эукариотларда бар b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens һәм E. cuniculi эчке рибосомаларында. Паразитларда борынгы, югары дәрәҗәдә сакланган рРНК кабарынкыларының күбесе юк. Бу калынаюлар рибосома структурасын тотрыклыландыра; шуңа күрә аларның микроспоридияләрдә булмавы микроспоридия паразитларында рРНК бөкләнүенең тотрыклылыгы кимүен күрсәтә. P сабаклары (бактерияләрдә L7/L12 сабаклары) белән чагыштыру күрсәткәнчә, рРНК бөртекләренең югалуы кайвакыт югалган бөртекләр янында яңа бөртекләр барлыкка килү белән туры килә. 23S/28S рРНКсындагы H42 спираленең борынгы кабарынкылыгы бар (Saccharomyces cerevisiae'да U1206), ул тормышның өч өлкәсендә саклануы аркасында ким дигәндә 3,5 миллиард ел элек дип исәпләнә. Микроспоридияләрдә бу кабарынкылык юкка чыга. Ләкин югалган кабарынкылык янында яңа кабарынкылык барлыкка килгән (E. cuniculi'да A1306).
Гаҗәп хәл, без E. cuniculi рибосомаларында башка төрләрдә очрый торган рРНК кабарынкыларының күбесенең, шул исәптән башка эукариотларда сакланган 30 дан артык кабарынкының да булмавын ачыкладык (4a рәсем). Бу югалту рибосома субберәмлекләре һәм күрше рРНК спиральләре арасындагы күп контактларны юкка чыгара, кайвакыт рибосома эчендә зур бушлыклар барлыкка китерә, бу E. cuniculi рибосомасын традицион рибосомаларга караганда күбрәк күзәнәкле итә (4b рәсем). Шунысы игътибарга лаек, без бу кабарынкыларның күбесенең элек ачыкланган V. necatrix һәм P. locquistae рибосома структураларында да югалганын ачыкладык, алар элеккеге структураль анализларда игътибардан читтә калган иде31,32.
Кайвакыт рРНК кабарынкылары югалган кабарынкылык янында яңа кабарынкылыклар барлыкка килү белән бергә бара. Мәсәлән, рибосомаль Р-сабында E. coli'дан кешеләргә кадәр сакланып калган U1208 кабарынкылыгы (Saccharomyces cerevisiae'да) бар, шуңа күрә аның яше 3,5 миллиард ел дип исәпләнә. Аксым синтезы вакытында бу кабарынкылык Р сабагына ачык һәм ябык конформацияләр арасында хәрәкәт итәргә ярдәм итә, шуңа күрә рибосома трансляция факторларын җыя һәм аларны актив үзәккә җиткерә ала. E. cuniculi рибосомаларында бу калынаю юк; ләкин өч нигез парында гына урнашкан яңа калынаю (G883) Р сабагының оптималь сыгылучанлыгын торгызуга өлеш кертә ала (4c рәсем).
Кабарчыксыз рРНК турындагы мәгълүматларыбыз рРНК минимализациясенең рибосома өслегендәге рРНК элементларын югалту белән генә чикләнмәвен, ә рибосома төшен дә үз эченә алуын, ирекле яшәүче күзәнәкләрдә тасвирланмаган паразитка хас молекуляр кимчелек тудыруын күрсәтә. Тере төрләр күзәтелә.
Канон рибосомаль аксымнарны һәм рРНКны модельләштергәннән соң, без гадәти рибосомаль компонентларның крио-ЭМ сурәтенең өч өлешен аңлата алмавын ачыкладык. Бу фрагментларның икесе зурлыгы буенча кечкенә молекулалар (5 нче рәсем, 8 нче өстәмә рәсем). Беренче сегмент рибосомаль аксымнар uL15 һәм eL18 арасында урнашкан, гадәттә E. cuniculi'да кыскартылган eL18'нең С-терминусы урнашкан урында. Бу молекуланың үзенчәлеген ачыклый алмасак та, бу тыгызлык утравының зурлыгы һәм формасы спермидин молекулалары булу белән яхшы аңлатыла. Аның рибосомага бәйләнеше uL15 аксымнарындагы (Asp51 һәм Arg56) микроспоридиягә хас мутацияләр белән тотрыклылана, алар рибосоманың бу кечкенә молекулага якынлыгын арттыра кебек, чөнки алар uL15'ка кечкенә молекуланы рибосомаль структурага урарга мөмкинлек бирә. Өстәмә рәсем 2). 8, өстәмә мәгълүматлар 1, 2).
Крио-ЭМ томографиясе E. cuniculi рибосомасына бәйләнгән рибозадан тыш нуклеотидларның булуын күрсәтә. E. cuniculi рибосомасында бу нуклеотид күпчелек башка эукариот рибосомаларда 25S рРНК A3186 нуклеотиды (Saccharomyces cerevisiae номерлавы) белән бер үк урында тора. b E. cuniculi рибосомаль структурасында бу нуклеотид uL9 һәм eL20 рибосомаль аксымнары арасында урнашкан, шуның белән ике аксым арасындагы контактны тотрыклыландыра. cd микроспоридия төрләре арасында eL20 эзлеклелеген саклау анализы. Microsporidia төрләренең филогенетик агачы (c) һәм eL20 аксымының күп эзлеклелек тигезләнеше (d) нуклеотид белән бәйләнеш калдыклары F170 һәм K172 күпчелек типик Microsporidiaларда сакланганлыгын күрсәтә, S. lophii'дан кала, иртә тармакланган Microsporidia'дан кала, алар ES39L рРНК киңәйтүен саклап калган. e Бу рәсем F170 һәм K172 нуклеотид-бәйләнеш калдыкларының бик кимегән микроспоридия геномының eL20 да гына булуын күрсәтә, ләкин башка эукариотларда юк. Гомумән алганда, бу мәгълүматлар Микроспоридия рибосомаларының AMP молекулаларына бәйләнгән һәм аларны рибосомаль структурада аксым-аксым үзара бәйләнешен тотрыклыландыру өчен кулланган нуклеотид-бәйләнеш урыны барлыкка китергәнен күрсәтә. Микроспоридиядә бу бәйләү урынының югары саклануы һәм башка эукариотларда булмавы бу урынның Микроспоридия өчен сайлап яшәү өстенлеге бирә алуын күрсәтә. Шулай итеп, микроспоридия рибосомасындагы нуклеотид-бәйләнеш кесәсе, элек тасвирланганча, дегенератив үзенчәлек яки рРНК деградациясенең соңгы формасы түгел, ә микроспоридия рибосомасына кечкенә молекулаларны турыдан-туры бәйләргә мөмкинлек бирә торган файдалы эволюцион инновация булып күренә, аларны молекуляр төзелеш материаллары буларак куллана. Бу ачыш микроспоридия рибосомасын бер нуклеотидны үзенең структураль төзелеш материалы буларак кулланучы бердәнбер рибосома итә. f Нуклеотид-бәйләнештән алынган гипотетик эволюцион юл.
Икенче түбән молекуляр тыгызлык рибосомаль аксымнар uL9 һәм eL30 арасындагы чиктә урнашкан (5a рәсем). Бу чик элегрәк Saccharomyces cerevisiae рибосома структурасында rRNA A3186 (ES39L rRNA киңәйтүенең бер өлеше) 25S нуклеотиды өчен бәйләнеш урыны буларак тасвирланган иде38. Дегенератив P. locustae ES39L рибосомаларында бу чик билгесез бер нуклеотид 31 белән бәйләнешкә керә, һәм бу нуклеотид rRNAның редукцияләнгән соңгы формасы дип санала, анда rRNA озынлыгы ~130-230 нигез тәшкил итә. ES39L бер нуклеотид 32.43 кадәр редукцияләнә. Безнең крио-ЭМ рәсемнәре тыгызлыкны нуклеотидлар белән аңлатып була дигән фикерне раслый. Ләкин, безнең структураның югарырак ачыклыгы бу нуклеотидның экстрарибосомаль молекула, бәлки AMP булуын күрсәтте (5a, b рәсем).
Аннары без нуклеотид бәйләнеш урыны E. cuniculi рибосомасында барлыкка килгәнме яки ул элек булганмы дип сорадык. Нуклеотид бәйләнеше, нигездә, eL30 рибосомаль аксымындагы Phe170 һәм Lys172 калдыклары белән җайлаштырылганлыктан, без бу калдыкларның 4396 типик эукариотта саклануын бәяләдек. Югарыдагы uL15 очрагындагы кебек, без Phe170 һәм Lys172 калдыкларының типик Microsporidia'ларда гына югары саклануын, ләкин башка эукариотларда, шул исәптән атипик Microsporidia Mitosporidium һәм Amphiamblys'та булмавын ачыкладык, аларда ES39L рРНК фрагменты редукцияләнмәгән 44, 45, 46 (5c рәсем). -e).
Бергәләп караганда, бу мәгълүматлар E. cuniculi һәм, бәлки, башка канон микроспоридияләренең рРНК һәм аксым дәрәҗәләренең кимүен компенсацияләү өчен рибосома структурасында күп санлы кечкенә метаболитларны нәтиҗәле тоту сәләтен үстерүе турындагы фикерне раслый. Шулай итеп, алар рибосомадан тыш нуклеотидларны бәйләү өчен уникаль сәләт үстерделәр, бу паразит молекуляр структураларның күп санлы кечкенә метаболитларны тотып алу һәм аларны таркалган РНК һәм аксым фрагментларының структураль имитацияләре буларак куллану аша компенсацияләвен күрсәтә.
Безнең крио-ЭМ картасының өченче симуляцияләнмәгән өлеше, зур рибосомаль субберәмлектә табылган. Картабызның чагыштырмача югары ачыклыгы (2.6 Å) бу тыгызлыкның зур ян чылбыр калдыкларының уникаль комбинацияләре булган аксымнарга карый икәнен күрсәтә, бу безгә бу тыгызлыкны элек билгесез булган рибосомаль аксым буларак билгеләргә мөмкинлек бирде, без аны msL2 (Microsporidia-специфик протеин L2) дип атадык (методлар, 6 нчы рәсем). Гомология эзләүебез msL2ның Encephaliter һәм Orosporidium ыругының Microsporidia кладында сакланганлыгын, ләкин башка төрләрдә, шул исәптән башка Microsporidiaларда юклыгын күрсәтте. Рибосомаль структурада msL2 киңәйтелгән ES31L рРНК югалуы нәтиҗәсендә барлыкка килгән бушлыкны били. Бу бушлыкта msL2 рРНК бөкләнүен тотрыклыландырырга ярдәм итә һәм ES31L югалуын компенсацияли ала (6 нчы рәсем).
a E. cuniculi рибосомаларында табылган Microsporidia-специфик рибосомаль аксым msL2 электрон тыгызлыгы һәм моделе. b Күпчелек эукариот рибосомаларда, шул исәптән Saccharomyces cerevisiae 80S рибосомасында, күпчелек Microsporidia төрләрендәге ES19L рРНК амплификациясе югалган. V. necatrix microsporidia рибосомасының элек билгеләнгән структурасы бу паразитларда ES19L югалуын яңа msL1 рибосомаль аксым эволюциясе компенсацияли дип фаразлый. Бу тикшеренүдә без E. cuniculi рибосомасында ES19L югалуын компенсацияләү өчен өстәмә рибосомаль РНК имитацияләүче аксым барлыкка килүен ачыкладык. Ләкин, msL2 (хәзерге вакытта гипотетик ECU06_1135 аксымы дип билгеләнә) һәм msL1 төрле структураль һәм эволюцион килеп чыгышларга ия. c Эволюцион яктан бәйләнешсез msL1 һәм msL2 рибосомаль аксымнарның барлыкка килүен ачу, әгәр рибосомалар үзләренең рРНКларында зарарлы мутацияләр тупласалар, алар хәтта якын туган төрләрнең кечкенә бер өлешендә дә композицион төрлелекнең күрелмәгән дәрәҗәләренә ирешә алалар дигәнне аңлата. Бу ачыш митохондриаль рибосоманың килеп чыгышын һәм эволюциясен ачыкларга ярдәм итә ала, ул үзенең бик түбән рРНКсы һәм төрләр арасында аксым составындагы аномаль үзгәрүчәнлеге белән билгеле.
Аннары без msL2 аксымын элек тасвирланган msL1 аксымы белән чагыштырдык, бу V. necatrix рибосомасында табылган бердәнбер микроспоридиягә хас рибосомаль аксым. Без msL1 һәм msL2 эволюцион яктан бәйлеме-юкмы икәнен тикшерергә теләдек. Безнең анализ msL1 һәм msL2 рибосомаль структурада бер үк куышлыкны били, ләкин төрле беренчел һәм өченчел структураларга ия булуын күрсәтте, бу аларның мөстәкыйль эволюцион килеп чыгышын күрсәтә (6 нчы рәсем). Шулай итеп, msL2 ачуыбыз компакт эукариот төрләр төркемнәренең рРНК фрагментлары югалуын компенсацияләү өчен структура ягыннан аерылып торган рибосомаль аксымнарны мөстәкыйль рәвештә эволюцияли алуын күрсәтә. Бу ачыш күпчелек цитоплазматик эукариот рибосомаларында 81 рибосомаль аксым гаиләсен дә кертеп, инвариант аксым булуында игътибарга лаек. Озын рРНК сегментлары югалуга җавап итеп, төрле микроспоридия кладларында msL1 һәм msL2 барлыкка килүе, паразитның молекуляр архитектурасының деградациясе паразитларның компенсатор мутацияләр эзләвенә китерә, бу исә аларның төрле паразит популяцияләрендә барлыкка килүенә китерергә мөмкин дигән фикерне аңлата.
Ниһаять, безнең модель тәмамлангач, без E. cuniculi рибосомасының составын геном эзлеклелегеннән фаразланган состав белән чагыштырдык. Элегрәк берничә рибосомаль аксым, шул исәптән eL14, eL38, eL41 һәм eS30, E. cuniculi геномыннан гомологлары булмау сәбәпле, E. cuniculi геномыннан югалган дип саналган иде. Күп кенә рибосомаль аксымнарның югалуы күпчелек башка бик кимегән күзәнәк эчендәге паразитларда һәм эндосимбионтларда да фаразлана. Мәсәлән, күпчелек ирекле яшәүче бактерияләрдә 54 рибосомаль аксымнан торган бер үк гаилә булса да, бу аксым гаиләләренең нибары 11ендә генә хуҗа тарафыннан чикләнгән бактерияләрнең һәр анализланган геномында ачыкланырлык гомологлар бар. Бу фикерне раслау өчен, V. necatrix һәм P. locustae microsporidia'да рибосомаль аксымнарның югалуы эксперименталь рәвештә күзәтелде, аларда eL38 һәм eL4131,32 аксымнары юк.
Шулай да, безнең структуралар E. cuniculi рибосомасында чынлыкта eL38, eL41 һәм eS30 гына югалганын күрсәтә. eL14 аксымы сакланган, һәм безнең структура ни өчен бу аксым гомология эзләүдә табылмаганын күрсәтте (7 нче рәсем). E. cuniculi рибосомаларында eL14 бәйләнеш урынының күпчелек өлеше рРНК белән көчәйтелгән ES39L деградациясе аркасында югала. ES39L булмаганда, eL14 икенчел структурасының күпчелек өлешен югалткан, һәм eL14 эзлеклелегенең нибары 18% ы E. cuniculi һәм S. cerevisiae'да бер үк булган. Бу эзлеклелекнең начар саклануы гаҗәеп, чөнки хәтта Saccharomyces cerevisiae һәм Homo sapiens - 1,5 миллиард ел аерма белән эволюцияләшкән организмнар - eL14'тагы шул ук калдыкларның 51% тан артыгын бүләләр. Саклануның бу аномаль югалуы E. cuniculi eL14 ни өчен хәзерге вакытта eL1427 рибосомаль аксымы түгел, ә фаразланган M970_061160 аксымы дип билгеләнүен аңлата.
һәм Microsporidia рибосома ES39L рРНК киңәйтүен югалтты, бу eL14 рибосомаль аксым бәйләнеш урынын өлешчә юкка чыгарды. ES39L булмаганда, eL14 микроспорасы аксымы икенчел структурасын югалта, анда элеккеге рРНК белән бәйләнешле α-спираль минималь озынлыктагы элмәккә үзгәрә. b Күп эзлеклелек тигезләве eL14 аксымының эукариот төрләрдә югары дәрәҗәдә сакланганлыгын күрсәтә (чүпрә һәм кеше гомологлары арасында эзлеклелекнең 57% охшашлыгы), ләкин микроспоридияләрдә начар сакланган һәм дивергент (монда калдыкларның 24% тан артыгы eL14 гомологына охшаш түгел). S. cerevisiae яки H. sapiens'тан). Бу начар эзлеклелек саклануы һәм икенчел структура үзгәрүчәнлеге eL14 гомологының ни өчен E. cuniculi'да беркайчан да табылмаганлыгын һәм ни өчен бу аксым E. cuniculi'да югалган дип саналганлыгын аңлата. Киресенчә, E. cuniculi eL14 элек фаразланган M970_061160 аксымы дип аңлатылган иде. Бу күзәтү микроспоридия геномының төрлелеге хәзерге вакытта артык бәяләнә дип күрсәтә: хәзерге вакытта микроспоридияләрдә югалган дип саналган кайбер геннар чынлыкта сакланып калган, гәрчә бик нык дифференциацияләнгән формаларда булса да; киресенчә, кайберләре кортларга хас аксымнар өчен микроспоридия геннарын кодлый дип санала (мәсәлән, гипотетик M970_061160 аксымы) чынлыкта башка эукариотларда очрый торган бик төрле аксымнарны кодлый.
Бу ачыш рРНК денатурациясенең күрше рибосомаль аксымнарда эзлеклелекнең саклану дәрәҗәсен кискен югалтуга китерергә мөмкинлеген күрсәтә, бу исә бу аксымнарны гомология эзләү өчен ачыклап булмый торган хәлгә китерә. Шулай итеп, без кечкенә геном организмнарында молекуляр деградациянең чын дәрәҗәсен артык бәяләргә мөмкин, чөнки югалган дип саналган кайбер аксымнар, бик үзгәргән формаларда булса да, чынлыкта сакланып кала.
Геномнарның кискен кимүе шартларында паразитлар үзләренең молекуляр машиналарының функциясен ничек саклый ала? Безнең тикшеренү бу сорауга иң кечкенә эукариот геномнарының берсенә ия булган E. cuniculi организмының катлаулы молекуляр структурасын (рибосомасын) тасвирлау аша җавап бирә.
Микроб паразитларындагы аксым һәм РНК молекулалары ирекле яшәүче төрләрдәге гомологик молекулаларыннан еш кына аерылып тора, чөнки аларда сыйфатны контрольдә тоту үзәкләре юк, ирекле яшәүче микробларда үз зурлыкларының 50% ына кадәр кимегән һ.б.... күп кенә көчсезләндергеч мутацияләр бөкләнүне һәм функцияне боза. Мәсәлән, кечкенә геном организмнарының рибосомаларында, шул исәптән күп кенә күзәнәк эчендәге паразитлар һәм эндосимбионтларда, ирекле яшәүче төрләргә караганда берничә рибосомаль аксым һәм өчтән бер өлешкә кадәр рРНК нуклеотидлары җитмәячәк дип көтелә 27, 29, 30, 49. Ләкин бу молекулаларның паразитта ничек эшләве күбесенчә сер булып кала, нигездә чагыштырма геномика аша өйрәнелә.
Безнең тикшеренү макромолекулаларның структурасы эволюциянең күп аспектларын ачыклый ала, аларны күзәнәк эчендәге паразитларның һәм башка хуҗа тарафыннан чикләнгән организмнарның традицион чагыштырма геном тикшеренүләреннән аерып алу кыен (7 нче өстәмә рәсем). Мәсәлән, eL14 аксымы мисалында паразит төрләрдә молекуляр аппаратның чын деградация дәрәҗәсен артык бәяләргә мөмкин икәнлеге күрсәтелә. Энцефалит паразитларында хәзер йөзләгән микроспоридиягә хас геннар бар дип санала. Ләкин, безнең нәтиҗәләр күрсәткәнчә, бу үзенчәлекле геннарның кайберләре чынлыкта башка эукариотларда очрый торган геннарның бик төрле вариантлары гына. Моннан тыш, msL2 аксымы мисалында без яңа рибосомаль аксымнарны ничек игътибарсыз калдырабыз һәм паразит молекуляр машиналарның эчтәлеген ничек бәяләмибез, күрсәтелә. Кечкенә молекулалар мисалы паразит молекуляр структураларындагы иң оста инновацияләрне ничек игътибарсыз калдырырга мөмкин икәнен күрсәтә, алар аларга яңа биологик активлык бирә ала.
Бергәләп караганда, бу нәтиҗәләр хуҗа тарафыннан чикләнгән организмнарның молекуляр структуралары һәм ирекле яшәүче организмнардагы аларның аналоглары арасындагы аермаларны аңлавыбызны яхшырта. Без озак вакыт редукцияләнә, дегенерацияләнә һәм төрле көчсезләндерүче мутацияләргә дучар була дип саналган молекуляр машиналарның, киресенчә, системалы рәвештә игътибардан читтә калган гадәти булмаган структура үзенчәлекләре җыелмасына ия булуын күрсәтәбез.
Икенче яктан, E. cuniculi рибосомаларында табылган зур булмаган рРНК фрагментлары һәм кушылган фрагментлар геном редукциясенең хәтта тормышның өч өлкәсендә сакланып калган төп молекуляр механизм өлешләрен дә үзгәртә алуын күрсәтә - төрләрнең бәйсез эволюциясеннән соң диярлек 3,5 миллиард ел үткәч.
E. cuniculi рибосомаларындагы кабарынкы булмаган һәм кушылган рРНК фрагментлары, эндосимбиотик бактерияләрдәге РНК молекулаларын өйрәнүнең алдагы тикшеренүләре яктылыгында, аеруча кызыксыну уята. Мәсәлән, Buchnera aphidicola бит эндосимбионтында рРНК һәм тРНК молекулаларының А+Т составы үзгәрүе һәм канон булмаган нигез парларының югары өлеше аркасында температурага сизгер структуралары булуы күрсәтелгән20,50. РНКдагы бу үзгәрешләр, шулай ук ​​аксым молекулаларындагы үзгәрешләр, хәзер эндосимбионтларның партнерларга артык бәйлелеге һәм эндосимбионтларның җылылыкны күчерә алмавы өчен җаваплы дип санала21,23. Паразит микроспоридия рРНК структурасы ягыннан аерым үзгәрешләргә ия булса да, бу үзгәрешләрнең табигате геномнары кимегән организмнарда термик тотрыклылыкның кимүе һәм шаперон аксымнарына югарырак бәйлелекнең РНК молекулаларының уртак үзенчәлекләре булырга мөмкинлеген күрсәтә.
Икенче яктан, безнең структуралар паразит микроспоридияләренең киң сакланган рРНК һәм аксым фрагментларына каршы тору өчен уникаль сәләткә ия булуын күрсәтә, дигәнерацияләнгән рРНК һәм аксым фрагментларының структураль имитацияләре буларак күп һәм җиңел кулланыла торган кечкенә метаболитларны куллану сәләтен үстерә. Молекуляр структура деградациясе. Бу фикерне E. cuniculi рРНК һәм рибосомаларындагы аксым фрагментларын югалтуны компенсацияләүче кечкенә молекулаларның uL15 һәм eL30 аксымнарындагы микроспоридиягә хас калдыкларга бәйләнүе раслый. Бу кечкенә молекулаларның рибосомаларга бәйләнүе уңай сайланыш нәтиҗәсе булырга мөмкин дигәнне аңлата, анда рибосомаль аксымнардагы микроспоридиягә хас мутацияләр рибосомаларның кечкенә молекулаларга якынлыгын арттыру сәләте өчен сайланган, бу исә нәтиҗәлерәк рибосомаль организмнарга китерергә мөмкин. Бу ачыш микроб паразитларының молекуляр структурасында акыллы инновацияне ача һәм безгә паразит молекуляр структураларының редуктив эволюциягә карамастан үз функцияләрен ничек саклап калуын яхшырак аңларга мөмкинлек бирә.
Хәзерге вакытта бу кечкенә молекулаларның идентификациясе ачык түгел. Ни өчен бу кечкенә молекулаларның рибосомаль структурада күренүе микроспоридия төрләре арасында аерылып торуы ачык түгел. Аерым алганда, V. necatrixның eL20 һәм K172 аксымнарында F170 калдыгы булуга карамастан, ни өчен нуклеотид бәйләнеше E. cuniculi һәм P. loccate рибосомаларында күзәтелә, ә V. necatrix рибосомаларында күзәтелми, ачык түгел. Бу делеция 43 uL6 калдыгы аркасында килеп чыгарга мөмкин (нуклеотид бәйләнеш кесәсе янында урнашкан), ул V. necatrixта тирозин, ә E. cuniculi һәм P. loccate'та треонин түгел. Tyr43'ның зур ароматик ян чылбыры стерик каплану аркасында нуклеотид бәйләнешенә комачаулый ала. Икенче яктан, күренгән нуклеотид делециясе крио-ЭМ сурәтләүнең түбән ачыклыгы белән бәйле булырга мөмкин, бу V. necatrix рибосомаль фрагментларын модельләштерүгә комачаулый.
Икенче яктан, безнең эш геном таркалу процессының уйлап табу көче булырга мөмкинлеген күрсәтә. Аерым алганда, E. cuniculi рибосомасының структурасы микроспоридия рибосомасындагы рРНК һәм аксым фрагментлары югалуы эволюцион басым тудыра, бу рибосома структурасында үзгәрешләргә китерә дип күрсәтә. Бу вариантлар рибосоманың актив урыныннан еракта барлыкка килә һәм рРНК кимүе белән бозылыр иде дип фаразланган оптималь рибосома җыелмасын сакларга (яки торгызырга) ярдәм итә кебек. Бу микроспоридия рибосомасының төп инновациясе ген дрейфын буферлау зарурлыгына әверелгән кебек күренә.
Бәлки, моны башка организмнарда әлегә кадәр күзәтелмәгән нуклеотид бәйләнеше иң яхшы күрсәтә. Нуклеотид бәйләнеше калдыкларының типик микроспоридияләрдә булуы, ләкин башка эукариотларда булмавы, нуклеотид бәйләнеше урыннарының юкка чыгуны көткән калдыклар яки рРНКның аерым нуклеотидлар формасында торгызылуы өчен соңгы урын гына түгеллеген күрсәтә. Киресенчә, бу урын берничә уңай сайланыш этабында эволюцияләнгән файдалы функция кебек тоела. Нуклеотид бәйләнеше урыннары табигый сайланышның өстәмә продукты булырга мөмкин: ES39L таркалгач, микроспоридияләр ES39L булмаганда оптималь рибосома биогенезын торгызу өчен компенсация эзләргә мәҗбүр булалар. Бу нуклеотид ES39Lдагы A3186 нуклеотидының молекуляр контактларын кабатлый алганлыктан, нуклеотид молекуласы рибосоманың төзелеш материалына әйләнә, аның бәйләнеше eL30 эзлеклелеге мутациясе белән тагын да яхшыра.
Күзәнәк эчендәге паразитларның молекуляр эволюциясенә килгәндә, безнең тикшеренү Дарвин табигый сайланышы һәм геном таркалуының генетик дрейфы көчләренең параллель рәвештә эшләмәвен, ә тирбәлүен күрсәтә. Беренчедән, генетик дрейф биомолекулаларның мөһим үзенчәлекләрен юкка чыгара, бу компенсацияне бик кирәк итә. Паразитлар бу ихтыяҗны Дарвин табигый сайланышы аша канәгатьләндергәндә генә аларның макромолекулалары үзләренең иң тәэсирле һәм инновацион үзенчәлекләрен үстерү мөмкинлегенә ия булачаклар. Иң мөһиме, E. cuniculi рибосомасындагы нуклеотид бәйләнеш урыннарының эволюциясе молекуляр эволюциянең бу югалтудан табышка кадәрге үрнәге зарарлы мутацияләрне генә түгел, ә кайвакыт паразит макромолекулаларга бөтенләй яңа функцияләр бирүен күрсәтә.
Бу идея Сьюэлл Райтның хәрәкәтләнүче тигезлек теориясенә туры килә, ул табигый сайланышның катгый системасы организмнарның инновацияләр ясау мөмкинлеген чикли дип әйтә51,52,53. Ләкин, әгәр генетик дрейф табигый сайланышны бозса, бу дрейфлар үзләре адаптив булмаган (яки хәтта зыянлы) үзгәрешләргә китерергә мөмкин, ләкин югарырак фитнес яки яңа биологик активлык бирә торган үзгәрешләргә китерә. Безнең структура бу идеяне биомолекуланың катламын һәм функциясен киметә торган шул ук типтагы мутация аның яхшыруының төп сәбәбе булып күренүен күрсәтеп хуплый. Ике як өчен дә отышлы эволюцион модельгә туры китереп, безнең тикшеренү күрсәткәнчә, геном таркалуы, традицион рәвештә дегенератив процесс буларак карала, шулай ук ​​инновацияләрнең төп хәрәкәтләндергече булып тора, кайвакыт һәм хәтта еш кына макромолекулаларга яңа паразит активлыклар алырга мөмкинлек бирә. Аларны куллана ала.