植物は分子と泡でカビと戦うかもしれない

冷蔵庫は食品を安全な温度で保存し、新鮮さを保つが、果物を腐らせる灰色カビの温床にもなり得る。ほとんどのカビは暖かい温度で繁殖するが、多くは冷蔵庫内で胞子を生成して増殖する。胞子は空気中に舞い上がり、冷蔵庫内に蓄積し、果物や野菜に感染する。しかし、植物はこの忍び寄る菌類に対して完全に無防備というわけではない。12月15日にCell Host & Microbe誌に掲載された研究によると、植物はステルス分子兵器を使って灰色カビの細胞を攻撃するという。

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さらに詳しく調べるため、研究チームは、灰色かび病（ Botrytis cinerea ）に対する、シロイヌナズナ（別名シロイヌナズナ）と呼ばれる植物に存在するメッセンジャーRNA（mRNA）分子のプロファイルを作成しました。mRNAは細胞内の小さな分子で、設計図のような一連の指示を持っています。3種類のRNAはすべてタンパク質を構築できますが、mRNAはメッセンジャーのように機能し、タンパク質のレシピを届けます。

研究室では、植物が細胞外小胞と呼ばれる小さな脂質の「泡」を送り出す様子を観察しました。この泡にはRNAとmRNA分子が詰まっており、攻撃的なカビの細胞を攻撃することができます。泡が内部に入ると、分子は感染性のカビ細胞を抑制することができます。

「植物はただそこに何もせずにいるわけではない。カビから身を守ろうとしており、その仕組みが今やよりよく分かるようになった」と、研究の共著者でカリフォルニア大学リバーサイド校の微生物学者ヘイリング・ジン氏は声明で述べた。

ジン氏のチームは以前、植物がこれらの同じ泡を使って小さなmRNA分子を送り、カビの毒性を高める遺伝子を沈黙させていることを発見した。今回の新しい研究では、これらの泡に、カビの細胞内の重要​​な細胞プロセスを攻撃するmRNA分子が含まれていることがわかった。これには細胞小器官の機能も含まれる。

「これらの mRNA は、カビ細胞のミトコンドリアに蓄積するタンパク質をコード化できます。ミトコンドリアはエネルギーを生成するため、あらゆる細胞の原動力となります」と Jin 氏は言います。「いったん内部に入ると、ミトコンドリアの構造と機能を破壊し、カビの成長と毒性を抑制します。」

この研究チームは、そもそも菌類が脂質の泡を受け入れる理由を完全には理解していない。彼らは、菌類は単に空腹なのかもしれないと考えている。菌類は、中に何か危険なものがあるとは知らずに、栄養分を得るために泡を摂取するのかもしれない。植物にとって、これは効率的な戦略である。なぜなら、小さな mRNA 分子 1 つが菌類に大きな影響を与える可能性があるからだ。ジン氏によると、mRNA を使った分子兵器は、何百万ものコピーやタンパク質に変換され、その効果を増幅することができるという。

興味深いことに、カビはこれらの同じ脂質泡を使用して、感染した植物に小さな有害なRNAを送り込みます。それらは植物の免疫を抑制し、菌類が植物宿主を乗っ取るために必要な遺伝情報をしっかりと保護します。

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「感染の際には、植物と菌類が互いに戦おうとする多くのコミュニケーションと分子交換が常に起こります」とジン氏は言う。「これまでは、交換されるタンパク質に注目していました。現在、現代の技術により、この戦いにおけるもう一つの重要なプレーヤーグループを発見できるようになりました。」

今後の研究では、研究チームはこのステルス RNA 送達システムの発見を利用して、より環境に優しい殺菌剤を開発したいと考えています。研究チームは、これらの潜在的な RNA ベースの殺菌剤は環境に有毒な残留物を残さず、動物や人間にも影響を与えないと考えています。

「害虫や病原菌を制御する戦いは終わりがありません」とジン氏は言う。「カビの細胞機能を妨げるmRNAを送達できれば、植物がこの戦いでより効果的に戦えるよう支援できるかもしれません。」