植物は害虫の影響を受けやすいだけでなく、カビの影響もよく受けます。しかし、研究者らが今回発見したように、植物はこれまで知られていなかった武器でカビから身を守っている。小さな脂質の泡の中で、さまざまな種類のRNAをカビの細胞に導入するのだ。 RNA は真菌の重要な細胞プロセスを妨害し、カビの蔓延を困難にします。この発見は、真菌と戦う新しい環境に優しい手段の開発に役立つ可能性がある。
果物をあまりにも長い間横に置いたままにすると、表面に灰色がかった毛皮で覆われたコーティングが形成されるのが見られます：灰色カビ。この原因となるカビであるボトリチス・シネレアは世界中に蔓延しており、ほぼすべての果物や野菜、多くの花を含む 1,400 以上の宿主植物に感染する可能性があります。毎年、数十億ドルの作物損失を引き起こしています。しかし、植物も侵入に対して無防備なわけではありません。彼らは真菌から身を守るためにさまざまな分子戦略を使用します。
植物と菌類の分子の戦い
カリフォルニア大学リバーサイド校のShumei Wang率いるチームは、これまで知られていなかった防御機構を解明した。「宿主植物であるシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）が、mRNAで満たされた小さな小胞を真菌に導入することを発見した」とチームは報告している。 「mRNAは真菌細胞内で読み取られ、タンパク質に翻訳され、それが真菌にダメージを与え、その蔓延を抑制します。」
植物やカビが感染すると、それらが互いに多数の分子を交換し、それを利用して身を守り、お互いに害を与え合うことはすでに知られていました。 「以前は、主にタンパク質の交換に注目していました」と、Wang 氏の同僚である Hailing Jin 氏は言います。 「現代テクノロジーのおかげで、私たちはこの戦いにおいてもう一つの重要なプレイヤーグループを発見しました。約10年前、ジンと彼女のチームは、植物や菌類がタンパク質に加えて小さなRNA分子を武器として使用していることを発見しました。」しかし、メッセンジャー DNA (mRNA) も伝達され、標的でタンパク質に翻訳されることはこれまで知られていませんでした。
有害な貨物を含む泡
たとえ少数の mRNA 分子でも大きな影響を与える可能性があるため、この戦略は植物にとって非常に効率的です。 「他の形態の分子兵器とは対照的に、mRNA を使用する利点は、単一の mRNA をタンパク質の多数のコピーに翻訳できることです。これにより効果が高まります」とジン氏は説明します。 「たとえば、mRNA は、カビ細胞のミトコンドリア、つまり細胞の発電所に到達する特定のタンパク質の青写真を提供できます。そこでそれらは真菌のミトコンドリアの構造と機能を破壊し、真菌の増殖と病原性を阻害します。」
なぜ真菌が有害な貨物を含む泡を正確に摂取するのかはまだ完全には理解されていません。 「菌類が泡を摂取するのは、おそらく栄養が欲しいからでしょう。彼は、これらの RNA が小胞の中に隠されていることを知りません」とジン氏は言います。この真菌はまた、植物の防御システムを弱めるために、有害な RNA を含む脂質小胞を植物に導入します。脂質の殻は一種のカモフラージュとして機能するだけでなく、敏感な mRNA が早期に分解されるのを防ぎます。同様の原理に従って、一般的なコロナワクチンのmRNAは脂質の殻によって保護されています。
カビと戦うための新しいアプローチ?
研究チームの観点からすると、植物のmRNA真菌防御の発見は、将来、真菌と戦うための環境に優しい新しい手段の開発に役立つ可能性がある。 「RNAベースの殺菌剤は環境中に有毒な残留物を残さず、人間や動物に影響を与えません」とジン氏は言う。 「RNAはほとんどの食品に自然に存在しており、容易に消化されます。したがって、植物の自然の防御戦略を利用する真菌剤は、食物連鎖に毒素を環境に放出することなく、植物がカビとの戦いに勝つのに役立つ可能性があります。」
出典: Shumei Wang (カリフォルニア大学リバーサイド校) ら、Cell Host & Microbe、 doi: 10.1016/j.chom.2023.11.020
