植物MIRNA

情報の保存と転送は、現代の接続された世界の重要なコンポーネントですが、自然界にも同様に不可欠です。たとえば、抗生物質耐性の問題を考えてみましょう。多くのバクテリアは、過去70年の間に、私たちの最も強力な殺菌薬のいくつかを打ち負かす能力を進化させてきました。バクテリアがこれを行う方法の一部は、情報の重要な断片を前後に転送し、グローバルな微生物ネットワーク全体で抗生物質耐性を「共有」することであることが以前からわかっていました。これにより、耐性の発生について予測されるよりもはるかに速いペースが可能になり、自然界の細胞間コミュニケーションについて私たちがほとんど知らないことも浮き彫りになりました。

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人間の病気とハーブ療法の分野では、植物がそれらを安定させるために使用する多くの魅力的な不均衡とメカニズムを発見しました。他の植物成分、特にクルクマ(ウコンの成分)に見られるようなポリフェノールは、遺伝子発現に作用します。DNAのさまざまなセクションのロックを解除または抑制することにより、ヒト細胞の炎症、再生、誕生、死のバランスを調整するのに役立ちます。さらに他の人は、おそらく多糖類とプロテオグリカンの複雑なカクテルの効果を通じて免疫細胞と相互作用する能力を持っており、内部の免疫「火」をかき立てるのを助けますが、それが制御不能に燃え上がることもありません。

生化学的観点から植物が人体でどのように機能するかを理解するのに役立つ他の多くのメカニズムがあり、いくつかは一般的で、いくつかはより具体的です。しかし、抗生物質耐性の場合と同様に、自然界の情報共有および処理システムについての私たちの理解はまだ始まったばかりです。私たちは毎日のあらゆる瞬間に情報のスープで泳いでいますが、インターネット上の退屈なサーファーのように、私たちが閲覧するチャネルと私たちが入力する信号を制御することはめったにありません。 microRNA(または略してmiRNA)とそれが健康と病気にどのように影響するか。この信じられないほどのクラスの分子は、治療法のまったく新しい分野を切り開き、植物が私たちの生活のバランスをとるために働く、より微妙で神秘的な方法のいくつかを説明するのに役立つかもしれません。

miRNAを理解するには、一般的なRNA分子について少し時間をとる価値があります。DNAと非常によく似ており、チェーン上の4つの「文字」のシーケンスで情報を格納できます。RNAは、リボソームと呼ばれる大きなRNAベースの触媒を使用して、遺伝子情報を取得してタンパク質に変換し、DNAに保存されている指示と、体内のすべてのプロセスを駆動する非常に重要な酵素やタンパク質との間のメッセンジャーとして機能します。これらの鎖は実際には「メッセンジャー」RNA(または略してmRNA、miRNAと混同しないでください)と呼ばれます。何十年もの間、生物学者はDNAがmRNAにコピーされ、それがリボソームにタンパク質を作り出すという規則に従っていました。これで、この明らかな一方向の情報の流れは一方向ではないことがわかりました。タンパク質は、どのDNA断片が判読可能で、どの断片が隠されたままであるかに影響を与える可能性があります。

miRNAは、mRNAとは異なり、通常ははるかに小さい分子です(鎖上の20〜25の「文字」のオーダーで、mRNAは平均で2,000を超える可能性があります。最初のmiRNAは1993年に発見されました。それ以来、研究者たちは、自然界全体で、哺乳類、人間、植物など、何千もの異なる鎖を特定してきました。miRNAの機能はまだやや不明ですが、1つの共通の糸が浮かび上がっているようです。これらの短い鎖は、RNAの他の部分、特にmRNAと結合し、(通常は)それらの効果を阻害することによって相互作用することができます。私たちの体のすべてのプロセスにとって酵素がいかに重要であるかを思い出すと、mRNAの特定の鎖を阻害することが劇的な結果をもたらす可能性があることがわかります。mRNAに結合することにより、miRNAは特定の触媒の生成を劇的に減少させ、細胞活動の重要な部分をシャットダウンします。

科学者たちは、ヒトと動物の細胞で作用しているmiRNAを観察することから始めました。彼らは、基本的なハウスキーピングからガンの予防まで、あらゆる魅力的な効果をすぐに発見しました。私たちの血液はこれらの重要な小分子でいっぱいであり、それらがないと、細胞プロセスは触媒の生成と日々の活動の調節を微調整するための重要な方法を失います。自然界のほとんどのプロセスと同様に、miRNAの活動は両刃の剣である可能性があります。たとえば、癌細胞は、隣接する細胞に「感染」し、癌の生存、分化、拡散に寄与するさまざまなmiRNAを生成し始めます。興味深いことに、miRNAは唾液や母乳にも分泌されます。それらが個人から個人へも広がる可能性があることを意味します。たぶん、私たちはバクテリアが依存しているデータ交換システムのいくつかを共有し、私たちの間で情報をやり取りすることができます。

しかし、これらのmiRNAはどのように転送されますか?「裸の」RNA自体は、特に胃のような環境では、信じられないほど安定しているわけではなく、それ自体で細胞に容易に侵入することもありません。ほとんどのmiRNAは、細胞から排出されるリポソームまたは「エクソソーム」という小さな脂肪の泡にパッケージされているようです。これらのエクソソームはmiRNAのシャトルであり、隣接する細胞とドッキングして情報ペイロードを転送し、さまざまな敵対的な環境から細胞を保護するのにも役立ちます。これらのエクソソームを最初に特定した研究者は、それらに含まれるmiRNAが親細胞内に存在しないことが多いことも発見しました。これは、miRNAが組織の挙動を結び付けるのに役立つ細胞間シグナル伝達メカニズムであることを意味します。

ごく最近まで、miRNAは動物にのみ存在すると考えられていました。しかし、2002年に最初のmiRNA鎖がさまざまなシロイヌナズナで発見され、それ以来、70を超える植物種から7,300を超える異なる植物miRNAが同定されています。おそらく、Plantae王国のすべてのメンバーは、動物と同じようにmiRNAを生成します。植物のmiRNAは動物のmiRNAとはわずかに異なります。動物では、ネイティブのmiRNAは、その活性に多くの重複がある多くの異なるメッセンジャーRNA鎖に影響を与える可能性がありますが、植物のmiRNAは、動物のRNA配列に結合する能力がはるかに特異的です。植物のmiRNAの存在は興味深いものであり、私たち自身のRNA配列への親和性は興味深いものですが、これらのアイデアは、Lin Zhangらが米からのmiRNAがそのエクソソームにパッケージされた人間の消化管を生き残るだけでなく、生き残ったことを発見した2012年までほとんど理論的でした。それが血流に入り、私たちの血液からコレステロールを取り除く酵素の生成に影響を与えたこと。この「マイクロRNAによる王国を越えた規制の証拠」は、張が述べたように、画期的なものでした。それ以来、多くの研究により、植物がmiRNAの「情報」でいっぱいのエクソソームを送達することによって遺伝子発現に影響を与えるというさらなる証拠が見つかりました。研究者は、米、トウモロコシ、大豆、オート麦、トマトなど、血流中に何百もの異なる植物miRNAを発見しました。とりわけ赤ブドウに。

最近、私たちはついに植物のmiRNAの治療の可能性と、いくつかの伝統的なハーブがどのように機能するかを説明する上でのそれらのありそうな役割を探求し始めています。私のお気に入りの例の1つは、ハーブターメリックのクルクマロンガ(ウコンの成分)です。その薬効は、クルクミノイドとして知られるポリフェノールに長い間起因していました。これらは、人間のシステムの炎症、肝機能、癌などに作用することがわかりました。そして当然、強力なクルクミノイド分離株が支持されるようになりました。しかし、最近の研究では、低用量の全植物クルクミノイド成分を抽出していないウコンまるごとが高用量のクルクミノイドと同様の効果があることが示唆されているため、多くの人がなぜ疑問に思い始めています。ウコン全体のmiRNA含有量は、クルクミノイドによって影響を受ける同じプロセスすべて、特に炎症誘発性遺伝子の発現に影響を与える重要な能力を持っているようです。同様の研究では、アーティチョーク(Cynara scolymus)、赤ブドウ(Vitis vinifera)などのmiRNAから動物の標的を見つけています。植物(および菌類-霊芝のようなまた、私たち自身の内部miRNA産生を調節することができ、癌などの慢性疾患に影響を及ぼし、漢方薬がどのように機能するかについての理解に貢献しているようです。

結論として、植物から人間へのコミュニケーションの世界は、王国を越えたmiRNA転送の発見により、新しい視野に拡大しています。私にとって最も魅力的なのは、すべての植物にmiRNAが含まれているため、細胞の挙動の微調整に参加して、重要な内部触媒の生成と活性を知らせることができることです。しかし、従来の植物化学物質とは異なり、miRNAはすべての植物に存在し、同じ作用メカニズムを使用します。つまり、各植物には異なるストーリーがあり、異なる情報を共有しているだけです。miRNAは、私たちハーバリストが植物の「個性」について考えるものを、単離された化学物質よりもよくコード化する可能性があります。そして最後に、私たちが食べる食品は、単なる原材料や構成要素ではなく、変化する環境でバランスを維持する方法に関する重要な情報源であることがわかり始めています。私たちは、私たちが理解しているよりも多くの方法で植物とつながり、植物によって動かされています。間違いなく、私たちは前進するにつれてより多くのことを明らかにするでしょう。しかし今のところ、miRNAは植物全体がどのように機能するかを理解するための刺激的で実用的な方法を提供します。