マイクロRNAの構造解析が植物バイオロジーに革命をもたらす

マイクロRNAの役割とその重要性

マイクロRNAは、遺伝子発現を抑制するためのガイドとしてタンパク質を誘導する小さな分子です。人工的に設計されたマイクロRNAを使用することで、特定の遺伝子をターゲットにして作物を改良することが可能になります。
「これらのマイクロRNA分子は非常に小さいですが、その影響は非常に大きいです」と、テキサスA&M大学農学部・生命科学部生化学・生物物理学科のクリスティーン・リチャードソン教授（Xiuren Zhang, PhD）は述べています。

研究の概要と主な発見

この研究では、モデル植物であるシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）におけるマイクロRNA生成を再評価し、これまでに正確にマイクロRNAとして認識されていたもののうち、半数以下が正真正銘のマイクロRNAであり、残りは誤分類されているか、さらなる調査が必要であることが判明しました。この発見により、他の作物や動物でも同様の分析を行うための有効な実験デザインが提供され、人工マイクロRNAの設計における新たなガイドラインも策定されました。

研究チームは、シロイヌナズナでの検証を通じて、全326種類のマイクロRNA前駆体のうち、147種類のみがディセールタンパク質と確実に相互作用していることを発見しました。81種類は全く相互作用せず、他のRNAタイプとして再分類すべきであることが示唆されました。また、約100種類はさらなる調査が必要とされています。

マイクロRNA前駆体の構造解析

チームは、ディセールタンパク質に高度な変異を加えることで、マイクロRNA前駆体の初期処理部位を特定しました。さらに、最新のハイスループット技術と新たな計算方法を組み合わせて、細胞内でのマイクロRNA前駆体の構造をマッピングしました。その結果、147種類の正真正銘のマイクロRNAの約95％の構造が、コンピュータ予測とは異なることが分かりました。

今後の展望と農業への応用

研究チームは、シロイヌナズナにおけるさらなるマイクロRNA前駆体の検証を進めると同時に、農作物におけるマイクロRNAの生成プロセスの解明に向けたコラボレーションを模索しています。「他の作物でどのようなマイクロRNAが存在し、どのように処理されるかを知りたい」とジャン博士は述べています。「今回の研究は広く利用可能なリソースを提供し、他の作物を再評価し、修正が必要な点を見つけ、さらに活用の道を探るための基盤となります。」

[News release][Nature Plants abstract]