この記事は Science X に従ってレビューされています。 編集プロセス
そして ポリシー。
編集者 は、コンテンツの信頼性を確保しながら、次の属性を強調しました。
事実確認済み
査読済みの出版物
信頼できる情報源
校正する
わかりました！ 遺伝子組み換えコケに含まれる「Tipp-Ex」タンパク質は細胞質ゾルに蓄積し、そこで遺伝子のコピーを改変した。 これが、植物が通常、タンパク質を細胞小器官に素早く輸送する理由です。 クレジット: Elena Lesch/ボン大学
×閉じる
遺伝子組み換えコケに含まれる「Tipp-Ex」タンパク質は細胞質ゾルに蓄積し、そこで遺伝子のコピーを改変した。 これが、植物が通常、タンパク質を細胞小器官に素早く輸送する理由です。 クレジット: Elena Lesch/ボン大学
植物は、遺伝子のコピーを遡及的に改変できる特別な修正分子を自由に利用できます。 しかし、これらの「Tipp-Exタンパク質」は細胞のすべての領域で働く許可を持っているわけではなく、葉緑体とミトコンドリアでのみ使用されるようです。
ボン大学による研究で、その理由が明らかになりました。 これは、修正メカニズムが何も問題のないコピーを変更し、セルに致命的な結果をもたらす可能性があることを示唆しています。 調査結果が発表されました 植物ジャーナルに掲載されました。
植物細胞は、細胞小器官として知られる特殊な構造を多数持っています。そのうちの 2 つは特に重要です。 葉緑体 そしてミトコンドリア。 以前の用途 光エネルギー 変換する 二酸化炭素 後者は多かれ少なかれ同じことを逆に行い、砂糖や他の化合物を「燃やして」、多くの細胞プロセスに必要なエネルギーを生成します。
2 つの細胞小器官は、独自の細胞小器官を持っているという点で独特です。 遺伝子。 これ 遺伝物質 細胞小器官がその働きに必要とする主要な分子の組み立て命令セットのように機能します。 葉緑体が特定の物質を作る必要がある場合、 タンパク質たとえば、最初に関連するアセンブリ命令のコピーを注文し、それを使用してタンパク質を生成します。
葉緑体とミトコンドリアの遺伝子には欠陥があることが多い
「しかし、葉緑体やミトコンドリアの遺伝子には欠陥が含まれることがよくあります」とボン大学細胞分子植物研究所の博士課程学生エレナ・レシュは説明する。 「したがって、コピーを修正する必要があります。そうしないと、その指示に基づいて組み立てられたタンパク質が機能しなくなります。」
このために、 植物 ペンタトリコペプチドリピート（PPR）タンパク質のグループに属する特殊な分子である一種のTipp-Exを使用します。
植物にはこれらの特殊な PPR タンパク質が少なくとも 12 個、場合によっては数千個あり、それぞれが高度に特異的な欠陥を修正します。 あたかも新聞のすべての単語に独自の副編集者がいるかのようです。 しかし、PPRタンパク質は、使用される細胞小器官内で作られるのではなく、細胞小器官の外側、細胞内で生成されます。 サイトゾル。
サイトゾルには遺伝子コピーもたくさん詰まっていますが、これらは細胞の核から来ており、そこには植物の数千の遺伝子のほとんどが保存されています。 対照的に、ミトコンドリアと葉緑体にはそれぞれ数十個の遺伝子しか含まれていません。 「Tipp-Exタンパク質」は理論的にはサイトゾル内のコピーも修正できる可能性がある。 「しかし、彼らはそうではありません」とレシュ氏は言う。 「彼らは細胞小器官でのみ仕事をしますが、私たちはその理由を知りたかったのです。」
細胞小器官への輸送機構が混乱する
理由の 1 つは、「分子サブエディター」がサイトゾルから細胞小器官への移動が速すぎるためである可能性があります。 この可能性を調査するために、研究者らは、コケのフィスコミトリウムの一部にある PPR 遺伝子に一種の分子スイッチを取り付けた。 これにより、ボタンを押すだけで、細胞に非常に大量の PPR タンパク質を生成させることが可能になりました。
「これが輸送メカニズムを混乱させることを実証できました」と、多くの実験を行ったレシュ氏の同僚ミルジャム・ティーレン氏は明かす。 「それは細胞質ゾルにPPRタンパク質の蓄積を引き起こしました。」
細胞質ゾルに到達すると、核からのコピーを改変し始めました。 「我々は彼らが加えた変更を分析し、そのタンパク質が実際には正しいはずの非常に多くの組み立て指示セットを変更していることが分かりました」とレシュ氏は言う。
「このような不適切な介入は、タンパク質の機能を危険にさらす可能性があるため、もちろん逆効果です。」 しかし、そもそもなぜこのようなことが起こるのでしょうか? PPR タンパク質は欠陥を検出するだけでなく、オフターゲット配列として知られる領域、つまり欠陥配列のように見えるかもしれないが実際にはまったく問題のない領域にも結合します。
「何万もの遺伝子のコピーがサイトゾル内のスペースをめぐってひしめき合っているため、これらのオフターゲット配列が誤って修正されるリスクは高いでしょう」とレシュ氏は指摘する。
「Tipp-Ex」分子の製造は厳格な規制の対象となる
これを防ぐために、植物は通常、比較的少量の PPR タンパク質のみを生成し、サイトゾル内の分子「Tipp-Ex」が害を及ぼす前に細胞小器官に直接輸送されます。 葉緑体とミトコンドリア内の遺伝子の数、つまり存在する遺伝子のコピーの数は管理可能なため、そこではそのような誤った修正が発生する傾向はありません。
この研究は、これらの矯正タンパク質がどのように標的を識別するかについて新たな洞察を提供しています。 したがって、将来的には、この発見を利用して、ミトコンドリアや葉緑体内の遺伝子の特定のコピーに高度に標的を絞った修飾を加え、そのような修飾の効果を調査することが可能になるかもしれません。
これらの細胞小器官が植物のエネルギー代謝において果たす重要な役割を考慮すると、これはいくつかの興味深い実用化の余地も開きます。
詳しくは：
Mirjam Thielen et al、「Conquering new ground: plantorganellar C-to-U RNA Editing Factors can be Functional in the plant cytosol」、The Plant Journal (2024)。 DOI: 10.1111/tpj.16804
雑誌情報:
植物ジャーナル
1715960704
#植物が矯正用TippExタンパク質の使用を制限していることが研究で判明
2024-05-17 15:34:03