Ẹ ṣeun fún ṣíbẹ̀wò sí Nature.com. Ẹ̀yà ẹ̀rọ ìṣàwárí tí ẹ ń lò ní àtìlẹ́yìn CSS díẹ̀. Fún ìrírí tí ó dára jùlọ, a gbà yín nímọ̀ràn pé kí ẹ lo ẹ̀rọ ìṣàwárí tí a ti mú gbóná (tàbí kí ẹ mú Ìbáramu Ipò nínú Internet Explorer kúrò). Ní ​​àkókò yìí, láti rí i dájú pé a ń tẹ̀síwájú láti ṣe àtìlẹ́yìn, a ó ṣe àtìlẹ́yìn sí ojú-òpó wẹ́ẹ̀bù náà láìsí àwọn àṣà àti JavaScript.
Ìdàgbàsókè àwọn kòkòrò àrùn jẹ́ ìdènà láàárín àṣàyàn àdánidá, èyí tí ó ń mú kí àwọn kòkòrò àrùn sunwọ̀n sí i, àti ìyípadà ìbílẹ̀, èyí tí ó ń mú kí àwọn kòkòrò àrùn pàdánù àwọn jínì tí ó sì kó àwọn ìyípadà búburú jọ. Níbí, láti lè lóye bí ìdènà yìí ṣe ń ṣẹlẹ̀ lórí ìwọ̀n macromolecule kan ṣoṣo, a ṣe àpèjúwe ìṣètò cryo-EM ti ribosome ti Encephalitozoon cuniculi, ẹ̀dá eukaryotic kan pẹ̀lú ọ̀kan lára ​​​​àwọn jínì tí ó kéré jùlọ ní ìṣẹ̀dá. Ìdínkù gíga ti rRNA nínú àwọn ribosomes E. cuniculi ni a tẹ̀lé pẹ̀lú àwọn ìyípadà ìṣètò tí a kò tíì rí rí, bíi ìdàgbàsókè ti àwọn ìjápọ̀ rRNA tí a ti kò mọ̀ tẹ́lẹ̀ àti rRNA láìsí ìbúgbà. Ní àfikún, ribosome E. cuniculi ye àdánù àwọn ègé rRNA àti àwọn amuaradagba nípa mímú agbára láti lo àwọn molecule kékeré gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ ìṣètò ti àwọn ègé rRNA tí ó ti bàjẹ́ àti àwọn proteins. Ní gbogbogbòò, a fihàn pé àwọn ìṣètò molecule tí a rò pé wọ́n ti dínkù, tí wọ́n ń bàjẹ́, tí wọ́n sì lè fara da àwọn ìyípadà tí ń ṣeni ní ìṣòro ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ọ̀nà ìsanpadà tí ó ń jẹ́ kí wọ́n ṣiṣẹ́ láìka ìfàsẹ́yìn molecule tí ó le koko sí.
Nítorí pé ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ẹgbẹ́ àwọn kòkòrò àrùn ní àwọn irinṣẹ́ molecule àrà ọ̀tọ̀ láti lo àwọn olùgbàlejò wọn, a sábà máa ń ní láti ṣe àwọn ìtọ́jú tó yàtọ̀ síra fún àwọn ẹgbẹ́ kòkòrò àrùn 1,2. Síbẹ̀síbẹ̀, ẹ̀rí tuntun fihàn pé àwọn apá kan nínú ìdàgbàsókè kòkòrò àrùn wọ́pọ̀ àti pé wọ́n ṣeé sọtẹ́lẹ̀, èyí tí ó ń fi ìpìlẹ̀ tó ṣeé ṣe fún àwọn ìtọ́jú ìlera tó gbòòrò nínú àwọn kòkòrò àrùn 3,4,5,6,7,8,9 hàn.
Iṣẹ́ ìṣáájú ti ṣàwárí ìtẹ̀síwájú kan tí ó wọ́pọ̀ nínú àwọn kòkòrò àrùn tí a ń pè ní ìdènà genome tàbí ìbàjẹ́ genome10,11,12,13. Ìwádìí lọ́wọ́lọ́wọ́ fihàn pé nígbà tí àwọn kòkòrò àrùn bá fi ìgbésí ayé wọn sílẹ̀ tí wọ́n sì di àwọn kòkòrò àrùn inú ara (tàbí endosymbionts), àwọn kòkòrò àrùn wọn máa ń ní ìyípadà díẹ̀díẹ̀ ṣùgbọ́n ìyanu lórí ọ̀pọ̀ mílíọ̀nù ọdún9,11. Nínú ìlànà kan tí a mọ̀ sí ìbàjẹ́ genome, àwọn kòkòrò àrùn a máa kó àwọn ìyípadà búburú jọ tí ó ń yí ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn jínì pàtàkì tẹ́lẹ̀ padà sí àwọn pseudogenes, èyí tí ó ń yọrí sí pípadánù jínì díẹ̀díẹ̀ àti ìbàjẹ́ ìyípadà 14,15. Ìbàjẹ́ yìí lè pa tó 95% àwọn jínì run nínú àwọn kòkòrò àrùn inú ara àtijọ́ ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ẹ̀yà alààyè tí ó jọra. Nítorí náà, ìdàgbàsókè àwọn kòkòrò àrùn inú ara jẹ́ ìjà láàárín àwọn agbára méjì tí ó lòdì sí ara wọn: àṣàyàn àdánidá Darwin, tí ó ń yọrí sí ìdàgbàsókè àwọn kòkòrò àrùn, àti ìbàjẹ́ genome, tí ó ń sọ àwọn kòkòrò àrùn di ohun ìgbàgbé. Báwo ni kòkòrò àrùn ṣe lè jáde láti inú ìfàmọ́ra yìí kí ó sì pa ìṣiṣẹ́ ìṣètò molecule rẹ̀ mọ́ kò tíì yéni.
Bó tilẹ̀ jẹ́ pé a kò tíì lóye bí ètò ìbàjẹ́ genome ṣe ń wáyé dáadáa, ó dà bíi pé ó ń ṣẹlẹ̀ nítorí ìyípadà genome nígbà gbogbo. Nítorí pé àwọn parasites ń gbé nínú àwọn ènìyàn kékeré, tí kò ní ìbálòpọ̀, àti àwọn tí ó ní ààlà nínú genetic, wọn kò lè mú àwọn ìyípadà búburú tí ó máa ń ṣẹlẹ̀ nígbà míìrán nígbà ìyípadà DNA kúrò dáadáa. Èyí ń yọrí sí ìkójọpọ̀ àwọn ìyípadà tí ó léwu tí kò ṣeé yípadà àti ìdínkù nínú genome parasite. Nítorí náà, parasite náà kì í ṣe pé ó ń pàdánù àwọn gene tí kò pọndandan mọ́ fún ìwàláàyè rẹ̀ nínú àyíká intracellular nìkan. Àìlèṣe àwọn parasites láti pa àwọn ìyípadà tí ó léwu rẹ́ ní ọ̀nà tí ó dára ni ó ń fa kí àwọn ìyípadà wọ̀nyí kó jọpọ̀ jákèjádò geneum, títí kan àwọn gene pàtàkì wọn.
Pupọ ninu oye wa lọwọlọwọ nipa idinku jiini da lori afiwe awọn ilana jiini nikan, pẹlu akiyesi diẹ si awọn iyipada ninu awọn molikula gidi ti o ṣe awọn iṣẹ itọju ile ati ṣiṣẹ bi awọn ibi-afẹde oogun ti o ṣeeṣe. Awọn iwadii afiwe ti fihan pe ẹru ti awọn iyipada microbial inu inu ara ti o le ṣe idiwọ awọn amuaradagba ati awọn acids nucleic lati yipo ati papọ, ti o jẹ ki wọn gbẹkẹle chaperone diẹ sii ati pe wọn ko ni ifaramọ si ooru19,20,21,22,23. Ni afikun, awọn parasites oriṣiriṣi - itankalẹ ominira nigba miiran ti o ya sọtọ nipasẹ to bi ọdun bilionu 2.5 - ni iriri pipadanu kanna ti awọn ile-iṣẹ iṣakoso didara ninu iṣelọpọ amuaradagba wọn5,6 ati awọn ilana atunṣe DNA24. Sibẹsibẹ, diẹ ni a mọ nipa ipa ti igbesi aye inu inu lori gbogbo awọn ohun-ini miiran ti awọn macromolecules sẹẹli, pẹlu adaptation molikula si ẹru ti npọ si ti awọn iyipada apanirun.
Nínú iṣẹ́ yìí, láti lè lóye ìdàgbàsókè àwọn prótíìnì àti àwọn nọ́ńbà ásíìdì ti àwọn ohun alààyè inú ara, a pinnu ìṣètò àwọn ribosomes ti parasite intracellular Encephalitozoon cuniculi. E. cuniculi jẹ́ ohun alààyè tí ó dàbí fungus tí ó jẹ́ ti ẹgbẹ́ àwọn parasitic microsporidia tí ó ní àwọn genomes eukaryotic kékeré tí a sì ń lò gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun alààyè àpẹẹrẹ láti kẹ́kọ̀ọ́ ìbàjẹ́ genome25,26,27,28,29,30. Láìpẹ́ yìí, a pinnu ìṣètò cryo-EM ribosome fún àwọn genomes tí ó dínkù díẹ̀ ti Microsporidia, Paranosema locusthae, àti Vairimorpha necatrix31,32 (~3.2 Mb genome). Àwọn ìṣètò wọ̀nyí fihàn pé a máa san án padà fún pípadánù ìdàgbàsókè rRNA nípa ìdàgbàsókè àwọn ìbáṣepọ̀ tuntun láàárín àwọn prótíìnì ribosomal tí ó wà nítòsí tàbí gbígbà àwọn prótíìnì ribosomal msL131,32 tuntun. Àwọn Ẹ̀yà Encephalitozoon (ìran tó tó mílíọ̀nù méjì àti ààbọ̀ bp), pẹ̀lú Ordospora tó sún mọ́ wọn jùlọ, fi ìwọ̀n tó ga jùlọ ti ìdínkù nínú ìran nínú àwọn eukaryotes hàn - wọ́n ní àwọn ìran tó dínkù sí 2000 tó ń ṣe àkójọ àwọn èròjà protein, a sì retí pé àwọn ribosome wọn kì í ṣe pé wọ́n ní àwọn ìfàgbàsókè rRNA nìkan (àwọn ìran rRNA tó ń ya àwọn ribosome eukaryotic sọ́tọ̀ kúrò lára ​​àwọn ribosome bakiterial) tún ní àwọn protein ribosomal mẹ́rin nítorí àìsí àwọn homologues nínú E. cuniculi genome26,27,28. Nítorí náà, a parí èrò sí pé E. cuniculi ribosome lè fi àwọn ọgbọ́n tí a kò mọ̀ tẹ́lẹ̀ hàn fún ìyípadà molecule sí ìbàjẹ́ genome.
Ìṣètò cryo-EM wa dúró fún ribosome cytoplasmic eukaryotic tó kéré jùlọ tí a lè ṣàpèjúwe, ó sì fún wa ní òye nípa bí ìwọ̀n ìpele ìkẹyìn ti ìdínkù genome ṣe ní ipa lórí ìṣètò, ìṣọ̀kan, àti ìdàgbàsókè ti ẹ̀rọ molikula tí ó jẹ́ ara sẹ́ẹ̀lì náà. A rí i pé ribosome E. cuniculi rú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìlànà tí a ti pa mọ́ nípa ìṣọ̀kan RNA àti ribosome, a sì ṣàwárí amuaradagba ribosomal tuntun kan, tí a kò mọ̀ tẹ́lẹ̀. Láìròtẹ́lẹ̀, a fihàn pé àwọn ribosome microsporidia ti ṣe àgbékalẹ̀ agbára láti so àwọn molecule kékeré pọ̀, àti àbájáde pé ìgékúrú nínú rRNA àti àwọn protein ń fa àwọn ìṣẹ̀dá tuntun tí ó lè fún ribosome ní àwọn ànímọ́ tó wúlò nígbẹ̀yìn gbẹ́yín.
Láti mú òye wa nípa ìdàgbàsókè àwọn prótéènì àti àwọn ásíìdì nucleic nínú àwọn ohun alààyè inú ara pọ̀ sí i, a pinnu láti ya àwọn spores E. cuniculi kúrò nínú àṣà àwọn sẹ́ẹ̀lì ẹranko onígbà tí ó ní àkóràn láti lè sọ àwọn ribosome wọn di mímọ́ kí a sì mọ ìṣètò àwọn ribosome wọ̀nyí. Ó ṣòro láti gba ọ̀pọ̀lọpọ̀ microsporidia parasitic nítorí pé a kò le gbin microsporidia nínú ohun èlò oúnjẹ. Dípò bẹ́ẹ̀, wọ́n ń dàgbàsókè àti bíbí nínú sẹ́ẹ̀lì olùgbàlejò nìkan. Nítorí náà, láti gba E. cuniculi biomass fún ìwẹ̀nùmọ́ ribosome, a fi àwọn spores E. cuniculi sí ìlà sẹ́ẹ̀lì kíndìnrín ẹranko onígbà RK13, a sì gbin àwọn sẹ́ẹ̀lì tí ó ní àkóràn wọ̀nyí fún ọ̀sẹ̀ mélòó kan láti jẹ́ kí E. cuniculi dàgbàsókè kí ó sì pọ̀ sí i. Nípa lílo monolayer sẹ́ẹ̀lì tí ó ní àkóràn tó tó ìdajì mítà onígun mẹ́rin, a lè fọ nǹkan bí 300 mg ti àwọn spores Microsporidia mọ́ kí a sì lò wọ́n láti ya àwọn ribosomes sọ́tọ̀. Lẹ́yìn náà, a da àwọn spores tí a ti sọ di mímọ́ rú pẹ̀lú àwọn ìlẹ̀kẹ̀ gilasi, a sì ya àwọn ribosome tí ó jẹ́ aláìlágbára sọ́tọ̀ nípa lílo ìpín polyethylene glycol ti àwọn lysates. Èyí jẹ́ kí a lè rí nǹkan bí 300 µg àwọn ribosome E. cuniculi tí a kò rí fún ìwádìí ìṣètò.
Lẹ́yìn náà, a kó àwọn àwòrán cryo-EM jọ nípa lílo àwọn àpẹẹrẹ ribosome tí ó jáde, a sì ṣe àgbékalẹ̀ àwọn àwòrán wọ̀nyí nípa lílo àwọn ìbòjú tí ó bá ìsàlẹ̀ ribosomal ńlá, orí ìsàlẹ̀ kékeré, àti ìsàlẹ̀ kékeré mu. Nígbà ìlànà yìí, a kó àwọn àwòrán tó tó 108,000 àwọn èròjà ribosomal àti àwọn àwòrán cryo-EM tí a ṣírò pẹ̀lú ìpinnu 2.7 Å (Àfikún Àwòrán 1-3). Lẹ́yìn náà, a lo àwọn àwòrán cryoEM láti ṣe àwòkọ́ṣe rRNA, protein ribosomal, àti ìfàmọ́ra hibernation factor Mdf1 tí ó níí ṣe pẹ̀lú E. cuniculi ribosomes (Àwòrán 1a, b).
Ìṣètò E. cuniculi ribosome nínú ìṣọ̀kan pẹ̀lú ìfàmọ́ra ìfàmọ́ra Mdf1 (pdb id 7QEP). b Àwòrán ìfàmọ́ra ìfàmọ́ra Mdf1 tí ó níí ṣe pẹ̀lú E. cuniculi ribosome. c Àwòrán ìṣètò kejì tí ó ń fi rRNA tí a ti gbà padà nínú àwọn ẹ̀yà Microsporidian wé àwọn ìṣètò ribosomal tí a mọ̀. Àwọn pánẹ́lì náà fi ibi tí àwọn ìpín rRNA tí a ti mú pọ̀ sí i (ES) àti àwọn ibi tí ó ń ṣiṣẹ́ ribosome hàn, títí kan ibi ìṣàfihàn (DC), ìlù sarcinicin (SRL), àti ilé-iṣẹ́ peptidyl transferase (PTC). d Ìwọ̀n elekitironi tí ó bá àárín peptidyl transferase ti E. cuniculi ribosome mu dámọ̀ràn pé ibi ìfàmọ́ra yìí ní ìṣètò kan náà nínú ìfàmọ́ra E. cuniculi àti àwọn olùgbàlejò rẹ̀, títí kan H. sapiens. e, f Iwọn elekitironi ti o baamu ti ile-iṣẹ iyipada (e) ati eto apẹrẹ ti ile-iṣẹ iyipada (f) fihan pe E. cuniculi ni awọn residues U1491 dipo A1491 (nọmba E. coli) ninu ọpọlọpọ awọn eukaryotes miiran. Iyipada yii daba pe E. cuniculi le ni itara si awọn aporo ti o fojusi aaye ti nṣiṣe lọwọ yii.
Ní ìyàtọ̀ sí àwọn ìṣètò tí a ti gbé kalẹ̀ tẹ́lẹ̀ ti V. necatrix àti P. locustae ribosomes (àwọn ìṣètò méjèèjì dúró fún ìdílé microsporidia kan náà Nosematidae wọ́n sì jọra sí ara wọn), 31,32 E. cuniculi ribosomes ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìlànà ti rRNA àti ìpínyà amuaradagba. Síwájú síi denaturation (Àwọn Àwòrán Àfikún 4-6). Nínú rRNA, àwọn ìyípadà tí ó yani lẹ́nu jùlọ ní pípadánù pátápátá ti ìpínyà 25S rRNA ES12L tí a ti mú pọ̀ sí i àti ìbàjẹ́ díẹ̀ ti h39, h41, àti H18 helices (Àwòrán 1c, Àwòrán Àfikún 4). Láàrín àwọn protein ribosomal, àwọn ìyípadà tí ó yani lẹ́nu jùlọ ní pípadánù pátápátá ti amuaradagba eS30 àti ìkúrú àwọn protein eL8, eL13, eL18, eL22, eL29, eL40, uS3, uS9, uS14, uS17, àti eS7 (Àwọn Àwòrán Àfikún 4, 5).
Nítorí náà, ìdínkù gíga ti àwọn genome ti àwọn ẹ̀yà Encephalotozoon/Ordospora hàn nínú ìṣètò ribosome wọn: E. cuniculi ribosomes ní ìrírí àdánù tó ga jùlọ nínú akoonu amuaradagba nínú àwọn ribosome cytoplasmic eukaryotic tí ó wà lábẹ́ ìṣàpẹẹrẹ ìṣètò, wọn kò sì ní àwọn rRNA àti àwọn ègé amuaradagba tí a pa mọ́ ní gbogbogbòò kìí ṣe nínú àwọn eukaryotes nìkan, ṣùgbọ́n nínú àwọn agbègbè mẹ́ta ti ìgbésí ayé. Ìṣètò ribosome E. cuniculi pese àpẹẹrẹ molecule àkọ́kọ́ fún àwọn àyípadà wọ̀nyí ó sì ṣí àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ ìyípadà tí a ti fojú fo nípa ìfiwéra genomics àti àwọn ìkẹ́kọ̀ọ́ ti ìṣètò biomolecular intracellular (Àfikún Àwòrán 7). Ní ​​ìsàlẹ̀, a ṣe àpèjúwe ọ̀kọ̀ọ̀kan àwọn ìṣẹ̀lẹ̀ wọ̀nyí pẹ̀lú ìpilẹ̀ṣẹ̀ ìyípadà wọn àti ipa tí wọ́n ní lórí iṣẹ́ ribosome.
Lẹ́yìn náà, a rí i pé, ní àfikún sí ìgékúrú rRNA ńlá, àwọn ribosome E. cuniculi ní àwọn ìyàtọ̀ rRNA ní ọ̀kan lára ​​àwọn ibi tí wọ́n ti ń ṣiṣẹ́. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé àárín peptidyl transferase ti E. cuniculi ribosome ní ìṣètò kan náà gẹ́gẹ́ bí àwọn ribosome eukaryotic mìíràn (Àwòrán 1d), àárín decoding yàtọ̀ síra nítorí ìyàtọ̀ ìtẹ̀léra ní nucleotide 1491 (Nọ́mbà E. coli, Àwòrán 1e, f). Àkíyèsí yìí ṣe pàtàkì nítorí pé ibi decoding ti àwọn ribosome eukaryotic sábà máa ń ní àwọn residues G1408 àti A1491 ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn residues irú bakitéríà A1408 àti G1491. Ìyàtọ̀ yìí ló ń fa ìyàtọ̀ tí àwọn ribosomes bakitéríà àti eukaryotic ní sí ìdílé aminoglycoside ti àwọn aporó ribosomal àti àwọn molecule kéékèèké mìíràn tí wọ́n fojú sí ibi decoding náà. Ní ibi decoding ti E. cuniculi ribosome, a fi U1491 rọ́pò residue A1491, èyí tí ó lè ṣẹ̀dá ìsopọ̀ ìsopọ̀ àrà ọ̀tọ̀ fún àwọn molecule kéékèèké tí wọ́n fojú sí ibi tí ó ti ń ṣiṣẹ́ yìí. Irú A14901 kan náà tún wà nínú àwọn microsporidia mìíràn bíi P. locustae àti V. necatrix, èyí tó fi hàn pé ó wọ́pọ̀ láàrín àwọn irú microsporidia (Àwòrán 1f).
Nítorí pé àwọn àpẹẹrẹ ribosome E. cuniculi wa ni a yà sọ́tọ̀ kúrò nínú àwọn spores tí kò ṣiṣẹ́ nípa ti ara, a dán àwòrán cryo-EM ti E. cuniculi wò fún ìsopọ̀ ribosome tí a ti ṣàlàyé tẹ́lẹ̀ lábẹ́ wàhálà tàbí ipò ebi. Àwọn ohun tí ó ń fa ìgbóná oorun 31,32,36,37, 38. A bá ìṣètò ribosome hibernating tí a ti ṣètò tẹ́lẹ̀ mu pẹ̀lú àwòrán cryo-EM ti ribosome E. cuniculi. Fún dídí, a lo àwọn ribosome S. cerevisiae nínú ìṣọ̀kan pẹ̀lú ìgbóná oorun Stm138, àwọn ribosome eṣú nínú ìṣọ̀kan pẹ̀lú Lso232 factor, àti àwọn ribosome V. necatrix nínú ìṣọ̀kan pẹ̀lú àwọn factor Mdf1 àti Mdf231. Ní àkókò kan náà, a rí ìwọ́n cryo-EM tí ó bá ìwọ́n reste factor Mdf1 mu. Gẹ́gẹ́ bí Mdf1 ṣe so mọ́ ribosome V. necatrix, Mdf1 tún so mọ́ ribosome E. cuniculi, níbi tí ó ti dí ibi tí ribosome náà wà, ó ṣeéṣe kí ó ran àwọn ribosome lọ́wọ́ nígbà tí àwọn spores parasite bá di aláìṣiṣẹ́ nígbà tí ara bá dáwọ́ dúró (Àwòrán 2).
Mdf1 dí ibi tí ribosome E wà, èyí tí ó dàbí ẹni pé ó ń ran lọ́wọ́ láti má ṣiṣẹ́ ribosome nígbà tí àwọn parasite spores bá di aláìṣiṣẹ́ nípa ti ara. Nínú ìṣètò E. cuniculi ribosome, a rí i pé Mdf1 ń ṣe ìfọwọ́sowọ́pọ̀ pẹ̀lú igi ribosome L1, apá ribosome tí ó ń mú kí ìtújáde deacylated tRNA láti inú ribosome nígbà ìṣẹ̀dá amuaradagba rọrùn. Àwọn ìfọwọ́sowọ́pọ̀ wọ̀nyí fihàn pé Mdf1 ń ya ara rẹ̀ kúrò nínú ribosome nípa lílo ìlànà kan náà gẹ́gẹ́ bí deacetylated tRNA, èyí tí ó fúnni ní àlàyé tí ó ṣeé ṣe fún bí ribosome ṣe ń mú Mdf1 kúrò láti tún ṣe ìṣẹ̀dá amuaradagba.
Sibẹsibẹ, eto wa ṣafihan olubasọrọ aimọ laarin Mdf1 ati ẹsẹ ribosome L1 (apakan ribosome ti o ṣe iranlọwọ lati tu deacylated tRNA lati ribosome lakoko iṣelọpọ amuaradagba). Ni pataki, Mdf1 nlo awọn olubasọrọ kanna bi apakan igbonwo ti deacylated tRNA molecule (Fig. 2). Awoṣe molikula ti a ko mọ tẹlẹ yii fihan pe Mdf1 ya kuro ninu ribosome nipa lilo ilana kanna bi deacetylated tRNA, eyiti o ṣalaye bi ribosome ṣe yọ ifosiwewe hibernation yii kuro lati tun mu iṣelọpọ amuaradagba ṣiṣẹ.
Nígbà tí a ń kọ́ àwòṣe rRNA, a rí i pé E. cuniculi ribosome ní àwọn ègé rRNA tí a ti dì pọ̀ lọ́nà àìtọ́, èyí tí a pè ní fused rRNA (Àwòrán 3). Nínú àwọn ribosome tí ó wà ní agbègbè mẹ́ta ti ìgbésí ayé, rRNA máa ń dì pọ̀ sí àwọn ètò tí ọ̀pọ̀lọpọ̀ rRNA máa ń gbé kalẹ̀ yálà ìpìlẹ̀ méjì tàbí kí wọ́n dì pọ̀ mọ́ ara wọn tàbí kí wọ́n bá àwọn protein ribosomal lòpọ̀38,39,40. Síbẹ̀síbẹ̀, nínú àwọn ribosome E. cuniculi, ó dàbí pé àwọn rRNA rú ìlànà ìtẹ̀lé yìí nípa yíyí díẹ̀ nínú àwọn helice wọn padà sí àwọn agbègbè rRNA tí kò ṣeé ṣí sílẹ̀.
Ìṣètò H18 25S rRNA helix nínú S. cerevisiae, V. necatrix, àti E. cuniculi. Lọ́pọ̀ ìgbà, nínú àwọn ribosomes tí ó wà ní agbègbè ìgbésí ayé mẹ́ta, linker yìí máa ń yípo sínú helix RNA kan tí ó ní àwọn 24 sí 34 ressidents. Nínú Microsporidia, ní ìyàtọ̀ sí èyí, linker rRNA yìí máa ń dínkù díẹ̀díẹ̀ sí àwọn linker uridine méjì tí ó ní àwọn ressidents 12 péré. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ressidents wọ̀nyí ni a máa ń fi àwọn solvent hàn. Àwòrán náà fihàn pé àwọn parasitic microsporidia dàbí ẹni pé wọ́n rú ìlànà gbogbogbòò ti ìfọ́ rRNA, níbi tí àwọn ipìlẹ̀ rRNA sábà máa ń so mọ́ àwọn ìpìlẹ̀ mìíràn tàbí tí wọ́n máa ń kópa nínú ìbáṣepọ̀ rRNA-protein. Nínú microsporidia, àwọn slag rRNA kan máa ń di ìpìlẹ̀ tí kò dára, nínú èyí tí helix rRNA tẹ́lẹ̀ di ìpìlẹ̀ kan tí ó ní ìpìlẹ̀ kan tí ó fẹ́rẹ̀ẹ́ gùn ní ìlà títọ́. Wíwà àwọn agbègbè tí kò wọ́pọ̀ wọ̀nyí jẹ́ kí microsporidia rRNA lè so àwọn slag rRNA jíjìnnà nípa lílo iye tí ó kéré jùlọ ti àwọn ìpìlẹ̀ RNA.
Àpẹẹrẹ tó yani lẹ́nu jùlọ nípa ìyípadà ìyípadà yìí ni a lè rí nínú H18 25S rRNA helix (Àwòrán 3). Nínú àwọn ẹ̀yà láti E. coli sí ènìyàn, àwọn ìpìlẹ̀ rRNA helix yìí ní 24-32 nucleotides, tí wọ́n ń ṣẹ̀dá helix tí kò báramu díẹ̀. Nínú àwọn ìpìlẹ̀ ribosomal tí a ti mọ̀ tẹ́lẹ̀ láti V. necatrix àti P. locusthae,31,32, àwọn ìpìlẹ̀ H18 helix ni a kò tú díẹ̀, ṣùgbọ́n a pa ìpìlẹ̀ nucleotide mọ́. Síbẹ̀síbẹ̀, nínú E. cuniculi, ègé rRNA yìí di àwọn ìjápọ̀ kúkúrú 228UUUGU232 àti 301UUUUUUUU307. Láìdàbí àwọn ègé rRNA tí ó wọ́pọ̀, àwọn ìjápọ̀ tí ó ní uridine wọ̀nyí kò yípo tàbí kí wọ́n kan àwọn protein ribosomal. Dípò bẹ́ẹ̀, wọ́n gba àwọn ìpìlẹ̀ tí ó ṣí sílẹ̀ tí ó sì ṣí sílẹ̀ pátápátá nínú èyí tí a ti ń fa àwọn okùn rRNA náà ní gígùn. Ìrísí ìfọ́mọ́ra yìí ṣàlàyé bí E. cuniculi ṣe lo àwọn ìpìlẹ̀ RNA méjìlá péré láti kún àlàfo Å 33 láàárín àwọn helices rRNA H16 àti H18, nígbà tí àwọn ẹ̀yà mìíràn nílò ó kéré tán ìpìlẹ̀ rRNA tó ní ìlọ́po méjì láti kún àlàfo náà.
Nítorí náà, a lè fihàn pé, nípasẹ̀ ìtẹ̀síwájú tí kò dára pẹ̀lú agbára, àwọn parasitic microsporidia ti ṣe àgbékalẹ̀ ọgbọ́n kan láti mú àwọn ẹ̀yà rRNA wọ̀nyẹn tí ó wà ní ìpamọ́ ní gbogbo àwọn ẹ̀yà ní àwọn agbègbè mẹ́ta ti ìgbésí ayé pọ̀. Ó hàn gbangba pé, nípa kíkó àwọn ìyípadà jọ tí ó yí àwọn helice rRNA padà sí àwọn ìjápọ̀ poly-U kúkúrú, E. cuniculi le ṣe àwọn ègé rRNA aláìlẹ́gbẹ́ tí ó ní àwọn nucleotides díẹ̀ bí ó ti ṣeé ṣe fún ìsopọ̀ àwọn ègé rRNA distal. Èyí ṣe ìrànlọ́wọ́ láti ṣàlàyé bí microsporidia ṣe ṣe àṣeyọrí ìdínkù ńlá nínú ìṣètò molecule wọn láìpàdánù ìdúróṣinṣin ìṣètò àti iṣẹ́ wọn.
Àmì mìíràn tó yàtọ̀ sí ti E. cuniculi rRNA ni ìrísí rRNA láìsí ìwúwo (Àwòrán 4). Àwọn ìwúwo jẹ́ nucleotides tí kò ní ìpìlẹ̀ méjì tí wọ́n ń yí jáde láti inú helix RNA dípò kí wọ́n fi ara pamọ́ sínú rẹ̀. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìyọrísí rRNA ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí àwọn ohun èlò tí ń so mọ́ ara, tí ń ran lọ́wọ́ láti so àwọn protein ribosomal tí ó wà ní ẹ̀gbẹ́ tàbí àwọn ègé rRNA mìíràn pọ̀. Àwọn ìwúwo kan ń ṣiṣẹ́ gẹ́gẹ́ bí ìdè, èyí tí ń jẹ́ kí helix rRNA yí padà kí ó sì tẹ̀ síwájú fún ìṣẹ̀dá amuaradagba tí ó ń mú èrè jáde 41.
a Ìfihàn rRNA (S. cerevisiae nọ́mbà) kò sí nínú ìṣètò ribosome E. cuniculi, ṣùgbọ́n ó wà nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn eukaryotes mìíràn b E. coli, S. cerevisiae, H. sapiens, àti E. cuniculi internal ribosomes. Àwọn parasite kò ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìṣù rRNA àtijọ́, tí a ti tọ́jú gidigidi. Àwọn ìṣù wọ̀nyìí ń mú kí ìṣètò ribosome dúró ṣinṣin; nítorí náà, àìsí wọn nínú microsporidia fihàn pé ìdúróṣinṣin rRNA dínkù nínú àwọn parasite microsporidia. Ìfiwéra pẹ̀lú àwọn igi P (igi L7/L12 nínú bakitéríà) fihàn pé pípadánù àwọn ìṣù rRNA nígbà míì máa ń bá ìfarahàn àwọn ìṣù tuntun lẹ́gbẹ̀ẹ́ àwọn ìṣù pàdánù. Helix H42 nínú rRNA 23S/28S ní ìṣù ààrùn àtijọ́ (U1206 nínú Saccharomyces cerevisiae) tí a fojú díwọ̀n pé ó kéré tán 3.5 bilionu ọdún nítorí ààbò rẹ̀ ní àwọn agbègbè mẹ́ta ti ìgbésí ayé. Nínú microsporidia, ìṣù ààrùn yìí ni a mú kúrò. Sibẹsibẹ, ìwúwo tuntun kan farahan lẹgbẹẹ ìwúwo ti o sọnù (A1306 ni E. cuniculi).
Lọ́nà tó yani lẹ́nu, a rí i pé àwọn ribosomes E. cuniculi kò ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn bulges rRNA tí a rí nínú àwọn ẹ̀yà mìíràn, títí kan àwọn bulges tó ju 30 lọ tí a tọ́jú nínú àwọn eukaryotes mìíràn (Àwòrán 4a). Pípàdánù yìí mú ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìsopọ̀ kúrò láàrín àwọn subunits ribosomal àti àwọn helices rRNA tí ó wà nítòsí, nígbà míìrán ó máa ń ṣẹ̀dá àwọn bulges ńlá nínú ribosome, èyí tí ó mú kí E. cuniculi ribosome túbọ̀ ní ihò ju àwọn ribosome ìbílẹ̀ lọ (Àwòrán 4b). Àkíyèsí, a rí i pé ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn bulges wọ̀nyí tún sọnù nínú àwọn ètò ribosome V. necatrix àti P. locustae tí a ti dá mọ̀ tẹ́lẹ̀, èyí tí àwọn àyẹ̀wò ìṣètò ìṣáájú kò fojú fo.
Nígbà míìrán, pípadánù àwọn ìṣù rRNA máa ń bá ìdàgbàsókè àwọn ìṣù tuntun lẹ́gbẹ̀ẹ́ ìṣù bulge tí ó sọnù lọ. Fún àpẹẹrẹ, ìṣù P-stem ribosomal ní ìṣù U1208 kan (nínú Saccharomyces cerevisiae) tí ó yege láti E. coli sí ènìyàn, nítorí náà a ṣírò pé ó tó bílíọ̀nù 3.5 ọdún. Nígbà ìṣẹ̀dá amuaradagba, ìṣù bulge yìí ń ran ìṣù P lọ́wọ́ láti rìn láàárín àwọn ìṣètò tí ó ṣí sílẹ̀ àti tí ó ti sé kí ribosome lè gba àwọn ohun tí ó ń túmọ̀ sí kí ó sì fi wọ́n sí ibi tí ó ń ṣiṣẹ́. Nínú àwọn ribosome E. cuniculi, ìṣù bulge yìí kò sí; síbẹ̀síbẹ̀, ìṣù bulge tuntun (G883) tí ó wà ní oríṣiríṣi ìpìlẹ̀ mẹ́ta nìkan lè ṣe àfikún sí ìmúpadàsípò ìyípadà tí ó dára jùlọ ti ìṣù P (Àwòrán 4c).
Àwọn ìwádìí wa lórí rRNA láìsí ìwúwo fihàn pé ìdínkù rRNA kò mọ sí pípadánù àwọn èròjà rRNA lórí ojú ribosome nìkan, ṣùgbọ́n ó tún lè ní ribosome nucleus nínú, èyí tí ó ń ṣẹ̀dá àbùkù molecule kan pàtó tí a kò tíì ṣàpèjúwe nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì alààyè. A rí àwọn ẹ̀dá alààyè.
Lẹ́yìn tí a ṣe àwòkọ́ṣe àwọn protein ribosomal canonical àti rRNA, a rí i pé àwọn èròjà ribosomal ìbílẹ̀ kò lè ṣàlàyé àwọn apá mẹ́ta ti àwòrán cryo-EM. Méjì nínú àwọn ègé wọ̀nyí jẹ́ àwọn molecule kékeré ní ìwọ̀n (Àwòrán 5, Àfikún Àwòrán 8). Apá àkọ́kọ́ ni a so mọ́ àwọn protein ribosomal uL15 àti eL18 ní ipò tí C-terminus ti eL18 sábà máa ń gbé, èyí tí a dínkù nínú E. cuniculi. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé a kò le pinnu ìdámọ̀ molecule yìí, ìwọ̀n àti ìrísí erékùsù iwuwo yìí ni a ṣàlàyé dáadáa nípa wíwà àwọn molecule spermidine. Ìsopọ̀ rẹ̀ sí ribosome ni a mú dúró gbọn-in nípasẹ̀ àwọn ìyípadà microsporidia-specific nínú àwọn protein uL15 (Asp51 àti Arg56), èyí tí ó dàbí ẹni pé ó ń mú kí ìsopọ̀ ribosome fún molecule kékeré yìí pọ̀ sí i, nítorí wọ́n gbà kí uL15 di molecule kékeré náà sínú ìṣètò ribosomal. Àfikún Àwòrán 2). 8, àfikún dátà 1, 2).
Àwòrán Cryo-EM tó ń fi hàn pé àwọn nucleotides wà níta ribose tó so mọ́ E. cuniculi ribosome. Nínú E. cuniculi ribosome, nucleotide yìí wà ní ipò kan náà gẹ́gẹ́ bí nucleotide 25S rRNA A3186 (Saccharomyces cerevisiae nọ́mbà) nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ribosome eukaryotic mìíràn. b Nínú ìṣètò ribosomal ti E. cuniculi, nucleotide yìí wà láàárín àwọn protein ribosomal uL9 àti eL20, èyí tó ń mú kí ìbáṣepọ̀ wà láàrín àwọn protein méjèèjì dúró ṣinṣin. Ìwádìí ìpamọ́ ìtẹ̀lé cd eL20 láàrín àwọn eya microsporidia. Igi phylogenetic ti àwọn eya Microsporidia (c) àti ìtòlẹ́sẹẹsẹ ìtẹ̀lé pupọ ti amuaradagba eL20 (d) fihàn pé àwọn residues tí ó so nucleotide pọ̀ F170 àti K172 wà ní ìpamọ́ nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ Microsporidia, àyàfi S. lophii, àyàfi Microsporidia tí ó ti di ẹ̀ka ní ìbẹ̀rẹ̀, èyí tí ó pa ìtẹ̀síwájú ES39L rRNA mọ́. e Àwòrán yìí fihàn pé àwọn ìyókù ìsopọ̀ nucleotide-binding F170 àti K172 wà nínú eL20 nìkan ti microsporidia genome tí ó dínkù gidigidi, ṣùgbọ́n kìí ṣe nínú àwọn eukaryotes mìíràn. Ní gbogbogbòò, àwọn ìwádìí wọ̀nyí fihàn pé àwọn ribosomes Microsporidian ti ṣe àgbékalẹ̀ ibi ìsopọ̀ nucleotide kan tí ó dàbí ẹni pé ó so àwọn molecule AMP pọ̀ tí ó sì lò wọ́n láti mú kí ìbáṣepọ̀ amuaradagba-protein dúró ṣinṣin nínú ìṣètò ribosomal. Ìpamọ́ gíga ti ibi ìsopọ̀ yìí ní Microsporidia àti àìsí rẹ̀ nínú àwọn eukaryotes mìíràn fihàn pé ibi yìí lè fúnni ní àǹfààní ìwàláàyè yíyàn fún Microsporidia. Nítorí náà, àpò ìsopọ̀ nucleotide nínú ribosome microsporidia kò dàbí ẹni tí ó jẹ́ ẹ̀yà ìbàjẹ́ tàbí ìparí ìbàjẹ́ rRNA gẹ́gẹ́ bí a ti ṣàlàyé tẹ́lẹ̀, ṣùgbọ́n dípò ìṣẹ̀dá tuntun tí ó wúlò tí ó gba microsporidia ribosome láàyè láti so àwọn molecule kékeré tààrà, ní lílo wọn gẹ́gẹ́ bí àwọn molecule build bulọọki. àwọn block ilé fún ribosomes. Àwárí yìí mú kí microsporidia ribosome jẹ́ ribosome kan ṣoṣo tí a mọ̀ láti lo nucleotide kan gẹ́gẹ́ bí block ilé ìṣètò rẹ̀. f Ọ̀nà ìyípadà oníròyìn tí a gbé kalẹ̀ láti ìsopọ̀ nucleotide.
Ìwọ̀n ìwúwo molikula kékeré kejì wà ní ìsopọ̀ láàárín àwọn protein ribosomal uL9 àti eL30 (Àwòrán 5a). A ti ṣàlàyé ìsopọ̀ yìí tẹ́lẹ̀ nínú ìṣètò Saccharomyces cerevisiae ribosome gẹ́gẹ́ bí ibi ìsopọ̀ fún nucleotide 25S ti rRNA A3186 (apá kan ti ìfàsẹ́yìn ES39L rRNA)38. A fihàn pé nínú àwọn ribosomes P. locusthae ES39L tí ó bàjẹ́, ìsopọ̀ yìí so nucleotide kan ṣoṣo tí a kò mọ̀ mọ́ 31, a sì gbà pé nucleotide yìí jẹ́ ìrísí ìkẹyìn rRNA tí ó dínkù, nínú èyí tí gígùn rRNA jẹ́ ~130-230 ìpìlẹ̀. A dín ES39L kù sí nucleotide kan ṣoṣo 32.43. Àwọn àwòrán cryo-EM wa ṣe àtìlẹ́yìn fún èrò náà pé àwọn nucleotide lè ṣàlàyé ìwúwo náà. Síbẹ̀síbẹ̀, ìpinnu gíga jùlọ ti ìṣètò wa fihàn pé nucleotide yìí jẹ́ molecule extraribosomal, ó ṣeéṣe kí ó jẹ́ AMP (Àwòrán 5a, b).
Lẹ́yìn náà, a béèrè bóyá ibi ìsopọ̀ nucleotide farahàn nínú ribosome E. cuniculi tàbí bóyá ó ti wà tẹ́lẹ̀. Níwọ́n ìgbà tí ìsopọ̀ nucleotide jẹ́ ti àwọn ìsopọ̀ Phe170 àti Lys172 nínú protein ribosomal eL30, a ṣe àyẹ̀wò ìpamọ́ àwọn ìsopọ̀ wọ̀nyí nínú àwọn eukaryotes aṣojú 4396. Gẹ́gẹ́ bí ó ti rí nínú ọ̀ràn uL15 lókè yìí, a rí i pé àwọn ìsopọ̀ Phe170 àti Lys172 wà ní ìpamọ́ gíga nínú Microsporidia àṣàyàn nìkan, ṣùgbọ́n kò sí nínú àwọn eukaryotes mìíràn, títí kan Microsporidia Mitosporidium àti Amphiamblys tí kò ní ìlànà, nínú èyí tí a kò dín ìpín ES39L rRNA kù sí 44, 45, 46 (Àwòrán 5c). -e).
Ní àpapọ̀, àwọn ìwádìí wọ̀nyí ń ṣètìlẹ́yìn fún èrò náà pé E. cuniculi àti bóyá àwọn microsporidia onípele mìíràn ti ṣe àgbékalẹ̀ agbára láti gba ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn metabolites kékeré nínú ìṣètò ribosome lọ́nà tó dára láti san án padà fún ìdínkù nínú ìpele rRNA àti protein. Ní ṣíṣe bẹ́ẹ̀, wọ́n ti ní agbára àrà ọ̀tọ̀ láti so àwọn nucleotides mọ́ níta ribosome, èyí tó fi hàn pé àwọn ìṣètò molikula parasitic máa ń san án padà nípa gbígba ọ̀pọ̀lọpọ̀ metabolites kékeré àti lílo wọn gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ ìṣètò ti RNA àti àwọn ègé protein tí ó ti bàjẹ́.
Apá kẹta tí a kò fi bẹ́ẹ̀ ṣe àfarawé nínú máàpù cryo-EM wa, tí a rí nínú ẹ̀ka ribosomal ńlá náà. Ìpinnu gíga (2.6 Å) ti máàpù wa fihàn pé ìwọ̀n yìí jẹ́ ti àwọn prótíìnì pẹ̀lú àwọn àpapọ̀ àrà ọ̀tọ̀ ti àwọn àṣẹ́kù ẹ̀gbẹ́ ńlá, èyí tí ó jẹ́ kí a dá ìwọ̀n yìí mọ̀ gẹ́gẹ́ bí prótíìnì ribosomal tí a kò mọ̀ tẹ́lẹ̀ tí a dá mọ̀ gẹ́gẹ́ bí A pè é ní msL2 (Prótíìnì Microsporidia-specific L2) (àwọn ọ̀nà, àwòrán 6). Ìwádìí ìbáramu wa fihàn pé msL2 wà ní ìpamọ́ nínú Microsporidia clade ti ẹ̀yà Encephaliter àti Orosporidium, ṣùgbọ́n kò sí nínú àwọn ẹ̀yà mìíràn, pẹ̀lú Microsporidia mìíràn. Nínú ìṣètò ribosomal, msL2 wà ní àlàfo kan tí ó jẹ́yọ láti inú pípadánù ES31L rRNA tí ó gbòòrò. Nínú òfo yìí, msL2 ń ran ìfọ́ rRNA lọ́wọ́ láti dúró ṣinṣin ó sì lè san èrè fún pípadánù ES31L (Àwòrán 6).
Ìwọ̀n Electron àti àwòṣe ti Microsporidia-specific ribosomal protein msL2 tí a rí nínú E. cuniculi ribosomes. b Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ribosome eukaryotic, títí kan ribosome 80S ti Saccharomyces cerevisiae, ní ìfàsẹ́yìn ES19L rRNA tí ó sọnù nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ẹ̀yà Microsporidian. Ìṣètò V. necatrix microsporidia ribosome tí a ti gbé kalẹ̀ tẹ́lẹ̀ fihàn pé ìpàdánù ES19L nínú àwọn parasites wọ̀nyí ni a san padà nípasẹ̀ ìdàgbàsókè ti protein ribosomal msL1 tuntun. Nínú ìwádìí yìí, a rí i pé E. cuniculi ribosome tún ṣe àgbékalẹ̀ protein ribosomal RNA tí ó jọra gẹ́gẹ́ bí ìsanpadà tí ó hàn gbangba fún pípadánù ES19L. Síbẹ̀síbẹ̀, msL2 (tí a ń kọ ní ìsinsìnyí gẹ́gẹ́ bí amuaradagba ECU06_1135 onímọ̀) àti msL1 ní orísun ìṣètò àti ìdàgbàsókè tí ó yàtọ̀ síra. c Àwárí yìí nípa ìṣẹ̀dá àwọn prótíìnì msL1 àti msL2 ribosomal tí kò ní ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú ìdàgbàsókè fihàn pé tí àwọn ribosomes bá kó àwọn ìyípadà búburú jọ nínú rRNA wọn, wọ́n lè ṣe àṣeyọrí àwọn ìpele onírúurú àkójọpọ̀ tí kò tíì ṣẹlẹ̀ rí nínú àwọn ẹ̀yà kékeré tí ó jọra. Àwárí yìí lè ṣe ìrànlọ́wọ́ láti ṣàlàyé orísun àti ìdàgbàsókè ti ribosome mitochondrial, èyí tí a mọ̀ fún ìdínkù rRNA rẹ̀ àti ìyàtọ̀ àìdọ́gba nínú àkójọpọ̀ prótíìnì láàárín àwọn ẹ̀yà.
Lẹ́yìn náà, a fi protein msL2 wé amuaradagba msL1 tí a ti ṣàlàyé tẹ́lẹ̀, amuaradagba ribosomal kan ṣoṣo tí a mọ̀ tí a rí nínú ribosome V. necatrix. A fẹ́ dán wò bóyá msL1 àti msL2 ní ìbáṣepọ̀ pẹ̀lú ìdàgbàsókè. Ìwádìí wa fihàn pé msL1 àti msL2 wà ní ihò kan náà nínú ìṣètò ribosomal, ṣùgbọ́n wọ́n ní àwọn ìṣètò àkọ́kọ́ àti ti kẹta, èyí tí ó fihàn pé wọ́n ní ìpilẹ̀ṣẹ̀ ìdàgbàsókè òmìnira (Àwòrán 6). Nítorí náà, àwárí wa ti msL2 fi ẹ̀rí hàn pé àwọn ẹgbẹ́ àwọn ẹ̀yà eukaryotic onípele kékeré lè ṣe àgbékalẹ̀ àwọn protein ribosomal tí ó yàtọ̀ síra ní ìṣètò láti san án padà fún pípadánù àwọn ègé rRNA. Wíwá yìí ṣe pàtàkì nítorí pé ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ribosome eukaryotic cytoplasmic ní amuaradagba tí kò ṣeéyípadà, títí kan ìdílé kan náà ti àwọn protein ribosomal 81. Ìfarahàn msL1 àti msL2 ní onírúurú ìpele microsporidia ní ìdáhùn sí pípadánù àwọn ìpín rRNA tí ó gbòòrò fihàn pé ìbàjẹ́ ti ìṣètò mọ́lẹ́kúlẹ̀ parasite náà ń fa kí àwọn parasite wá àwọn ìyípadà ìsanpadà, èyí tí ó lè yọrí sí gbígbà wọ́n ní onírúurú ìṣètò parasite.
Níkẹyìn, nígbà tí a parí àwòṣe wa, a fi ìṣọ̀kan E. cuniculi ribosome wé èyí tí a sọtẹ́lẹ̀ láti inú ìtẹ̀léra genome. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn protein ribosomal, títí bí eL14, eL38, eL41, àti eS30, ni a ti rò tẹ́lẹ̀ pé wọ́n ti sọnù nínú genome E. cuniculi nítorí àìsí àwọn homologues wọn láti inú genome E. cuniculi. A tún sọ àsọtẹ́lẹ̀ pípadánù ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn protein ribosomal nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn parasites intracellular àti endosymbionts mìíràn tí ó dínkù gidigidi. Fún àpẹẹrẹ, bó tilẹ̀ jẹ́ pé ọ̀pọ̀lọpọ̀ bakitéríà tí ó wà láàyè ní ìdílé kan náà ti àwọn protein ribosomal 54, 11 nínú àwọn ìdílé protein wọ̀nyí nìkan ni ó ní àwọn homologues tí a lè rí nínú genome kọ̀ọ̀kan tí a ṣàyẹ̀wò ti àwọn bakitéríà tí a dínkù sí. Láti ṣètìlẹ́yìn fún èrò yìí, a ti ṣàkíyèsí pípadánù àwọn protein ribosomal nínú V. necatrix àti P. locusthae microsporidia, tí kò ní àwọn protein eL38 àti eL4131,32.
Sibẹsibẹ, awọn ẹya ara wa fihan pe eL38, eL41, ati eS30 nikan ni o sọnu ninu ribosome E. cuniculi. A fipamọ amuaradagba eL14 ati pe eto wa fihan idi ti a ko fi le rii amuaradagba yii ninu wiwa homology (Aworan 7). Ninu awọn ribosome E. cuniculi, pupọ julọ ti aaye asopọ eL14 ni o sọnu nitori ibajẹ ti ES39L ti a ṣe afihan rRNA. Ni aini ES39L, eL14 padanu pupọ julọ ti eto keji rẹ, ati pe 18% ti lẹsẹsẹ eL14 nikan ni o jọra ni E. cuniculi ati S. cerevisiae. Itọju atẹle ti ko dara yii jẹ iyalẹnu nitori paapaa Saccharomyces cerevisiae ati Homo sapiens—awọn ohun-ara ti o dagbasoke ni ọdun bilionu 1.5 lọtọ—pin diẹ sii ju 51% ti awọn iyokù kanna ni eL14. Àìsí ìpamọ́ tó burú jáì yìí ṣàlàyé ìdí tí wọ́n fi ń pe E. cuniculi eL14 ní amuaradagba M970_061160 tí kì í ṣe amuaradagba ribosomal eL1427.
àti Microsporidia ribosome pàdánù ìfàsẹ́yìn ES39L rRNA, èyí tí ó mú ibi ìsopọ̀ protein ribosomal eL14 kúrò díẹ̀. Ní àìsí ES39L, amuaradagba microspore eL14 máa ń pàdánù ìṣètò kejì, nínú èyí tí α-helix tí ó so rRNA tẹ́lẹ̀ máa ń bàjẹ́ sí ìyípo gígùn tí ó kéré jùlọ. b Ìtòlẹ́sẹẹsẹ ìtẹ̀léra púpọ̀ fihàn pé amuaradagba eL14 wà ní ìpamọ́ gidigidi nínú àwọn ẹ̀yà eukaryotic (ìdámọ̀ ìtẹ̀léra 57% láàárín ìwúkàrà àti àwọn homologue ènìyàn), ṣùgbọ́n tí kò ní ìpamọ́ dáadáa àti pé ó yàtọ̀ síra nínú microsporidia (nínú èyí tí kò ju 24% àwọn àjẹkù lọ tí ó jọra pẹ̀lú homologue eL14). láti S. cerevisiae tàbí H. sapiens). Ìpamọ́ ìtẹ̀léra tí kò dára àti ìyàtọ̀ ìṣètò kejì yìí ṣàlàyé ìdí tí a kò fi rí homologue eL14 rí nínú E. cuniculi àti ìdí tí a fi rò pé amuaradagba yìí ti sọnù nínú E. cuniculi. Ní ìyàtọ̀ sí èyí, a ti kọ orúkọ E. cuniculi eL14 tẹ́lẹ̀ gẹ́gẹ́ bí amuaradagba M970_061160. Àkíyèsí yìí fihàn pé a ti fojú díwọ̀n onírúurú ẹ̀yà ara microsporidia lọ́wọ́lọ́wọ́: àwọn ìran kan tí a rò pé wọ́n ti sọnù nínú microsporidia ni a pa mọ́ ní tòótọ́, bó tilẹ̀ jẹ́ pé wọ́n ní àwọn ìrísí tó yàtọ̀ síra; dípò bẹ́ẹ̀, a gbàgbọ́ pé àwọn kan ní àmì fún àwọn ìran microsporidia fún àwọn protein pàtó kan (fún àpẹẹrẹ, amuaradagba àbájáde M970_061160) ní àmì fún àwọn protein tó yàtọ̀ síra tí a rí nínú àwọn eukaryotes mìíràn.
Àwárí yìí fihàn pé ìyọkúrò rRNA lè yọrí sí pípadánù ìpamọ́ ìtẹ̀léra nínú àwọn protein ribosomal tí ó wà nítòsí, èyí tí yóò mú kí àwọn protein wọ̀nyí má ṣeé rí fún àwọn ìwádìí ìbáramu. Nítorí náà, a lè ṣe àyẹ̀wò iye ìbàjẹ́ molecule gidi nínú àwọn ohun alààyè kékeré, nítorí pé àwọn protein kan tí a rò pé wọ́n ti sọnù ṣì ń bá a lọ, bó tilẹ̀ jẹ́ pé wọ́n ti yípadà gidigidi.
Báwo ni àwọn kòkòrò àrùn ṣe lè máa ṣiṣẹ́ àwọn ẹ̀rọ mọ́lẹ́kúlù wọn lábẹ́ àwọn ipò tí ó lè dín ìṣẹ̀dá mílíọ̀mù kù? Ìkẹ́kọ̀ọ́ wa dáhùn ìbéèrè yìí nípa ṣíṣàpèjúwe ìṣètò mọ́lẹ́kúlù dídíjú (ribosome) ti E. cuniculi, ẹ̀dá alààyè kan tí ó ní ọ̀kan lára ​​àwọn jínómù eukaryotic tí ó kéré jùlọ.
Ó ti di mímọ̀ fún ọdún méjì pé àwọn sẹ́ẹ̀lì amuaradagba àti RNA nínú àwọn sẹ́ẹ̀lì microbial sábà máa ń yàtọ̀ sí àwọn sẹ́ẹ̀lì homologous wọn nínú àwọn ẹ̀dá alààyè olómìnira nítorí pé wọn kò ní àwọn ilé ìdarí dídára, wọ́n dínkù sí 50% ìwọ̀n wọn nínú àwọn kòkòrò aláìláàyè olómìnira, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ. Ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìyípadà tí ń mú kí ènìyàn má lè ṣe iṣẹ́ àti ìṣiṣẹ́ rẹ̀. Fún àpẹẹrẹ, àwọn ribosomes ti àwọn ẹ̀dá alààyè genome kékeré, pẹ̀lú ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn parasites intracellular àti endosymbionts, ni a retí pé wọn kò ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn protein ribosomal àti tó ìdá mẹ́ta àwọn nucleotides rRNA ní ìfiwéra pẹ̀lú àwọn ẹ̀dá alààyè olómìnira 27, 29, 30, 49. Síbẹ̀síbẹ̀, bí àwọn sẹ́ẹ̀lì wọ̀nyí ṣe ń ṣiṣẹ́ nínú parasite ṣì jẹ́ ohun ìjìnlẹ̀, tí a kẹ́kọ̀ọ́ ní pàtàkì nípasẹ̀ ìfiwéra genomics.
Ìwádìí wa fihàn pé ìṣètò àwọn macromolecules lè fi ọ̀pọ̀lọpọ̀ apá ìdàgbàsókè hàn tí ó ṣòro láti yọ jáde láti inú àwọn ìwádìí ìṣàfiwéra ti ìbílẹ̀ ti àwọn parasites intracellular àti àwọn ohun alààyè mìíràn tí a dínkù sí (Àfikún Àwòrán 7). Fún àpẹẹrẹ, àpẹẹrẹ amuaradagba eL14 fihàn pé a lè ṣe àyẹ̀wò ìwọ̀n ìbàjẹ́ gidi ti ohun èlò molikula nínú àwọn ẹ̀yà parasite. A gbàgbọ́ pé àwọn parasite encephalitic ní ọgọ́rọ̀ọ̀rún àwọn jiini pàtó microsporidia báyìí. Síbẹ̀síbẹ̀, àwọn àbájáde wa fihàn pé díẹ̀ nínú àwọn jiini tí ó dàbí ẹni pé pàtó wọ̀nyí jẹ́ àwọn ìyàtọ̀ tí ó yàtọ̀ síra ti àwọn jiini tí ó wọ́pọ̀ nínú àwọn eukaryotes mìíràn. Jù bẹ́ẹ̀ lọ, àpẹẹrẹ amuaradagba msL2 fihàn bí a ṣe ń fojú fo àwọn protein ribosomal tuntun àti àìka akoonu ti awọn ẹrọ molikula parasite sí. Àpẹẹrẹ àwọn molikula kékeré fihàn bí a ṣe lè fojú fo àwọn ìṣẹ̀dá tuntun tí ó ní ọgbọ́n nínú àwọn ètò molikula parasite tí ó lè fún wọn ní ìṣiṣẹ́ tuntun ti ẹ̀dá.
Ní àpapọ̀, àwọn àbájáde wọ̀nyí mú kí òye wa nípa ìyàtọ̀ tó wà láàárín àwọn ohun alààyè tí wọ́n ní ààbò àti àwọn ẹlẹgbẹ́ wọn nínú àwọn ohun alààyè tí wọ́n ní òmìnira sunwọ̀n sí i. A fihàn pé àwọn ẹ̀rọ molecule, tí a ti rò pé wọ́n ti dínkù, wọ́n ń bàjẹ́, tí wọ́n sì lè ní onírúurú ìyípadà tí ń ba nǹkan jẹ́, ní ipò kan náà ní àwọn ohun èlò ìṣètò tí a kò fojú rí dáadáa.
Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, àwọn ègé rRNA tí kò ní agbára púpọ̀ àti àwọn ègé tí a dàpọ̀ tí a rí nínú àwọn ribosome ti E. cuniculi fihàn pé ìdínkù nínú jínì lè yí àwọn apá kan nínú àwọn ẹ̀rọ molecule pàtàkì tí a pa mọ́ ní àwọn agbègbè mẹ́ta ti ìgbésí ayé padà - lẹ́yìn ìdàgbàsókè aláìdádúró ti àwọn èyà.
Àwọn ègé rRNA tí kò ní ìwúwo àti àwọn tí a yọ́ pọ̀ nínú àwọn ribosomes E. cuniculi jẹ́ ohun pàtàkì nínú ìmọ́lẹ̀ àwọn ìwádìí ìṣáájú nípa àwọn molecule RNA nínú àwọn bakitéríà endosymbiotic. Fún àpẹẹrẹ, nínú aphid endosymbiont Buchnera aphidicola, a ti fihàn pé àwọn molecule rRNA àti tRNA ní àwọn ìrísí tí ó ní ìmọ̀lára ìgbóná nítorí ìyípadà ìṣọ̀kan A+T àti ìpín gíga ti àwọn pairs ìpìlẹ̀ tí kò ní ìtọ́sọ́nà20,50. Àwọn ìyípadà wọ̀nyí nínú RNA, àti àwọn ìyípadà nínú àwọn molecule amuaradagba, ni a gbàgbọ́ nísinsìnyí pé ó jẹ́ ìdí fún ìgbẹ́kẹ̀lé púpọ̀ ti endosymbionts lórí àwọn alábàáṣiṣẹpọ̀ àti àìlèṣeéṣe ti endosymbionts láti gbé ooru 21, 23. Bó tilẹ̀ jẹ́ pé parasitic microsporidia rRNA ní àwọn ìyípadà tí ó yàtọ̀ síra ní ìṣètò, ìrísí àwọn ìyípadà wọ̀nyí fihàn pé ìdínkù ìdúróṣinṣin ooru àti ìgbẹ́kẹ̀lé gíga lórí àwọn protein chaperone le jẹ́ àwọn ànímọ́ tí ó wọ́pọ̀ ti àwọn molecule RNA nínú àwọn ohun alààyè tí ó ní àwọn genome tí ó dínkù.
Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, àwọn ìṣètò wa fihàn pé àwọn parasite microsporidia ti ní agbára àrà ọ̀tọ̀ láti kojú àwọn rRNA àti àwọn èérún amuaradagba tí a pamọ́ ní gbígbòòrò, tí ó ń mú agbára láti lo àwọn metabolites kékeré tí ó pọ̀ tí ó sì wà ní ìrọ̀rùn gẹ́gẹ́ bí àpẹẹrẹ ìṣètò ti rRNA tí ó bàjẹ́ àti àwọn èrún amuaradagba. Ìbàjẹ́ ìṣètò molikula. . Èrò yìí ni a ti gbà láti ọ̀dọ̀ òtítọ́ pé àwọn molecule kékeré tí ó ń san owó fún pípadánù àwọn èrún amuaradagba nínú rRNA àti àwọn ribosomes ti E. cuniculi so mọ́ àwọn ìyókù microsporidia pàtó nínú àwọn protein uL15 àti eL30. Èyí fihàn pé ìsopọ̀ àwọn molecule kékeré sí àwọn ribosomes lè jẹ́ àbájáde àṣàyàn rere, nínú èyí tí a ti yan àwọn ìyípadà Microsporidia-specific nínú àwọn protein ribosomal fún agbára wọn láti mú kí ìfàmọ́ra àwọn ribosomes pọ̀ sí i fún àwọn molecule kékeré, èyí tí ó lè yọrí sí àwọn ohun alààyè ribosomal tí ó gbéṣẹ́ jù. Àwárí náà fi ìṣẹ̀dá ọlọ́gbọ́n hàn nínú ìṣètò molikula ti àwọn parasite microbial àti fún wa ní òye tí ó dára jù nípa bí àwọn ìṣètò molikula parasite ṣe ń ṣe iṣẹ́ wọn láìka ìdàgbàsókè ìdínkù sí.
Lọ́wọ́lọ́wọ́, ìdámọ̀ àwọn molecule kéékèèké wọ̀nyí kò tíì yé kedere. Kò ṣe kedere ìdí tí ìfarahàn àwọn molecule kéékèèké wọ̀nyí nínú ìṣètò ribosomal fi yàtọ̀ síra láàárín àwọn irú microsporidia. Ní pàtàkì, kò ṣe kedere ìdí tí a fi ń rí ìdè nucleotide nínú àwọn ribosomes ti E. cuniculi àti P. locustae, kìí ṣe nínú àwọn ribosomes ti V. necatrix, láìka wíwà F170 residue nínú àwọn protein eL20 àti K172 ti V. necatrix sí. Ìdènà yìí lè jẹ́ nítorí residue 43 uL6 (tí ó wà ní ẹ̀gbẹ́ àpò ìdè nucleotide), èyí tí ó jẹ́ tyrosine nínú V. necatrix kìí ṣe threonine nínú E. cuniculi àti P. locustae. Ẹ̀wọ̀n ẹ̀gbẹ́ aromatic ńlá ti Tyr43 lè dí ìdè nucleotide lọ́wọ́ nítorí ìdàpọ̀ steric. Ní ọ̀nà mìíràn, ìdènà nucleotide tí ó hàn gbangba lè jẹ́ nítorí ìyípadà díẹ̀ ti àwòrán cryo-EM, èyí tí ó ń dí àpẹẹrẹ àwọn ègé ribosomal V. necatrix lọ́wọ́.
Ní ọwọ́ kejì ẹ̀wẹ̀, iṣẹ́ wa dámọ̀ràn pé ìlànà ìbàjẹ́ genome lè jẹ́ agbára ìṣẹ̀dá. Ní pàtàkì, ìṣètò E. cuniculi ribosome dámọ̀ràn pé pípadánù rRNA àti àwọn ègé amuaradagba nínú microsporidia ribosome ń fa ìfúnpọ̀ ìdàgbàsókè tí ó ń mú kí ìyípadà wà nínú ìṣètò ribosome. Àwọn ìyàtọ̀ wọ̀nyí ń ṣẹlẹ̀ jìnnà sí ibi tí ribosome ti ń ṣiṣẹ́, wọ́n sì dàbí ẹni pé wọ́n ń ran lọ́wọ́ láti tọ́jú (tàbí mú) àkójọpọ̀ ribosome tí ó dára jùlọ tí rRNA tí ó dínkù ìbá bàjẹ́. Èyí dámọ̀ràn pé ìṣẹ̀dá pàtàkì kan ti microsporidia ribosome dàbí ẹni pé ó ti yípadà sí àìní láti dènà ìyípadà genome.
Bóyá èyí ni a fi hàn dáadáa nípa ìsopọ̀ nucleotide, èyí tí a kò tíì rí rí nínú àwọn ohun alààyè mìíràn títí di ìsinsìnyí. Òtítọ́ náà pé àwọn àṣẹ́kù ìsopọ̀ nucleotide wà nínú microsporidia àdánidá, ṣùgbọ́n kìí ṣe nínú àwọn eukaryotes mìíràn, fihàn pé àwọn ibi ìsopọ̀ nucleotide kìí ṣe àwọn ohun ìṣẹ̀ǹbáyé lásán tí ó ń dúró láti pòórá, tàbí ibi ìkẹyìn fún rRNA láti padà sí ìrísí nucleotides kọ̀ọ̀kan. Dípò bẹ́ẹ̀, ibi yìí dàbí ohun tí ó wúlò tí ó lè ti yípadà lórí ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìyípo yíyàn rere. Àwọn ibi ìsopọ̀ nucleotide lè jẹ́ àbájáde àṣàyàn àdánidá: nígbà tí ES39L bá ti bàjẹ́, a fipá mú microsporidia láti wá ìsanpadà láti mú biogenesis ribosome tí ó dára jùlọ padà sípò ní àìsí ES39L. Níwọ́n ìgbà tí nucleotide yìí lè fara wé àwọn ìsopọ̀ molikula ti nucleotide A3186 nínú ES39L, molecule nucleotide di ohun ìkọ́lé ti ribosome, èyí tí ìsopọ̀ rẹ̀ túbọ̀ sunwọ̀n síi nípa ìyípadà ti ìtẹ̀lé eL30.
Ní ti ìdàgbàsókè molikula ti àwọn parasites intracellular, ìwádìí wa fihàn pé àwọn agbára àṣàyàn àdánidá Darwin àti ìyípadà ìbàjẹ́ ìbílẹ̀ ti ìbàjẹ́ genome kò ṣiṣẹ́ ní ìfẹ̀gbẹ́kẹ̀gbẹ́, ṣùgbọ́n ó ń yípo. Àkọ́kọ́, ìyípadà ìbílẹ̀ mú àwọn ànímọ́ pàtàkì ti biomolecules kúrò, èyí tí ó mú kí ìsanpadà tí ó pọndandan gidigidi wá. Nígbà tí àwọn parasite bá tẹ́ àìní yìí lọ́rùn nípasẹ̀ àṣàyàn àdánidá Darwin nìkan ni macromolecules wọn yóò ní àǹfààní láti mú àwọn ànímọ́ wọn tí ó yanilẹ́nu jùlọ àti tuntun dàgbàsókè. Pàtàkì, ìdàgbàsókè àwọn ibi ìsopọ̀ nucleotide nínú E. cuniculi ribosome dámọ̀ràn pé àpẹẹrẹ ìdàgbàsókè molikula yìí kì í ṣe pé ó ń pa àwọn ìyípadà búburú nìkan, ṣùgbọ́n nígbà míì ó máa ń fún àwọn iṣẹ́ tuntun pátápátá lórí àwọn macromolecules parasitic.
Èrò yìí bá ìlànà ìyípadà Sewell Wright mu, èyí tó sọ pé ètò yíyàn àdánidá tó lágbára ń dín agbára àwọn ohun alààyè láti ṣe àtúnṣe kù51,52,53. Síbẹ̀síbẹ̀, tí ìyípadà àdánidá bá da àṣàyàn àdánidá rú, àwọn ìyípadà wọ̀nyí lè mú àwọn ìyípadà tí kì í ṣe àtúnṣe (tàbí tí ó tilẹ̀ léwu) ṣùgbọ́n tí ó ń yọrí sí àwọn ìyípadà mìíràn tí ó ń fúnni ní ìlera tó ga jù tàbí ìṣiṣẹ́ tuntun ti ẹ̀dá. Ìlànà wa ń ṣètìlẹ́yìn fún èrò yìí nípa ṣíṣe àpèjúwe pé irú ìyípadà kan náà tí ó ń dín ìṣẹ́ àti ìṣiṣẹ́ ti biomolecule kan kù dàbí ohun tí ó ń fa ìdàgbàsókè rẹ̀. Ní ìbámu pẹ̀lú àpẹẹrẹ ìyípadà win-win-win, ìwádìí wa fihàn pé ìbàjẹ́ genome, tí a máa ń wò gẹ́gẹ́ bí ìlànà ìbàjẹ́, tún jẹ́ ohun pàtàkì tí ń fa ìṣẹ̀dá tuntun, nígbà míìrán àti bóyá nígbà gbogbo tí ó ń jẹ́ kí àwọn macromolecules gba àwọn ìgbòkègbodò parasitic tuntun. le lò wọ́n.