2020.8.16Sun
植物たちの戦争という本を読んでいる。初めて知ることが多くよく読んでみたい。
引用：「植物たちの戦争」 日本植物病理学会 BLUE BACKS 講談社
目 次
2020.8.16
2020.8.17 ウイロイド
2020.8.16
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一番驚いたのが、植物細胞に侵入するすべてのRNAウィルスは、細胞内で2本鎖RNAを構成するという。
2本鎖DNAを連想させる。どういうことだろう。
p.152
1998年になって、RNAサイレンシングの引き金が2本鎖RNAであることが線虫を用いた実験によって発見された。
線虫にターゲット遺伝子と同じ配列をもった2本鎖RNAを食べさせると、ターゲット遺伝子のｍRNAが分解される。
p.155
RNAウィルスが複製されるときは、複製中間体として、2本鎖RNAが必ず出現する。
p.153
2本鎖RNAは異物として認識され、ダイサー(DCL)とよばれる分解酵素によって、21〜24塩基の短いRNA(siRNA)に切断される。
siRNAはアルゴノート(AGO)とよばれるタンパク質に取り込まれて1本鎖になり、RNA誘導サイレンシング複合体(RISC)とよばれるタンパク質複合体を形成する。
RISCは細胞内を動き、siRNAと相補的な配列をもっているRNAと合体し、AGOの活性によってRNAを特異的に切断する。
引用：https://ruo.mbl.co.jp/bio/product/epigenetics/article/RNA-binding-proteins.html
真核生物において、RNAi（RNA interference）は配列特異的な遺伝子サイレンシング機構として重要な役割を担っています。
RNAiや関連する遺伝子サイレンシング経路においては、RISC（RNA-induced silencing complex）に取り込まれてガイド分子として機能するsmall ncRNAの存在が重要であり、microRNA（miRNA)、short interfering RNA（siRNA）、PIWI-interacting RNA（piRNA）の3種類に大別されます。
（Wikipedia：ノンコーディングRNA（non-coding RNA、ncRNA、非コードRNA）はタンパク質へ翻訳されずに機能するRNAの総称であり、非翻訳性RNA（non-translatable RNA）ともいう。ノンコーディングRNAを発現する遺伝子を、ノンコーディングRNA遺伝子あるいは単にRNA遺伝子と呼ぶことがある。）
これらのsmall ncRNAは、自分自身の塩基配列と対合できる標的配列をもつ様々な遺伝子の翻訳を抑制する働きがあり、生物の発生のタイミングや形態形成、細胞増殖や癌化など、非常に重要な生物学的機能を緻密に制御していることが知られています。
small ncRNAはそれ単独で働くわけではなく、RISCの中心的タンパク質であるArgonauteファミリータンパク質（AGO）に取り込まれて初めて機能を発揮します。
RISC中のsmall ncRNAが標的mRNAを認識するガイドとして機能し、AGOやGW182からなるRISC構成因子が作用することにより、標的mRNAの翻訳抑制や分解などが生じます。
short interfering RNA（siRNA）は、ウイルス感染などの様々な要因で生じる長い2本鎖RNA（dsRNA）が由来とされています。
Dicerにより、長いdsRNAが21-25 ntの2本鎖RNA（siRNAduplex）へと変換されます。
siRNA duplexのうち、guide鎖がRISC（RNA-induced silencing complex）中のAGOに取り込まれ、silencerとして機能します。
RISCに取り込まれなかったpassenger鎖は分解されます。
引用：http://www.h.chiba-u.jp/lab/seikalab/rna-silencing.html
RNAサイレンシングと呼ばれるこの現象とその類似の現象は植物にとどまらず幅広い範囲の生物で観察され、世界 中で活発に研究がなされています。
鍵を握る分子は21塩基から24塩基程度の短い鎖長からなるRNA分子（短鎖RNA）です。
RNAサイレンシングでは、転写後RNAが短鎖RNA分子によるガイドを受けて分解されたり、短鎖RNAがDNAのメチル化などを誘導してクロマチン構造が変化します。
短鎖RNAが本来ゲノムにコードされていない場合、その短鎖RNAはsiRNAと呼ばれます。
一方、短鎖RNA自体がゲノムにコードされている場合、miRNAと呼ばれます。miRNAは発生や分化に重要な役割を果たしています。
このRNAサイレンシングを人為的にコントロールする方法が、RNA干渉（RNAi）です。
RNA干渉は、Dicer-RISCシステムによる塩基配列特異的なRNA分解系です。
ファイアー・メロー両博士は1998年に線虫において、センスRNAとアンチセンスRNAを両方同時に投与すると、用いた配列の遺伝子の発現が抑制される ことを見出しました。
彼らはこの現象にRNA干渉と名前を付け、現在では真核生物に共通して存在する遺伝子発現調節機構であることが明らかになっていま す。
両博士は2006年ノーベル医学生理学賞を受賞されました。
引用：https://sites.google.com/a/edu.k.u-tokyo.ac.jp/ib_birt/fen-yeno-yan-jiu-gai-yao/rnasairenshingu
RNAサイレンシング (RNA silencing, gene silencing, RNA interference, RNA干渉)は、タンパク質を介さず、RNAの塩基配列特異的に、21-24塩基の短いRNA (short interfering RNA, siRNA)が、相同あるいは相補な塩基配列を持つmRNAを分解あるいは翻訳阻害する機構です。
2本鎖RNAがRNAサイレンシング発動に重要で、植物RNAウイルスは、複製過程で必ず2本鎖RNAの形態をとるため、植物のRNAサイレンシング機構によって、抑制圧力を受けていると考えられています。
しかし、実際にはウイルスによる病気があるのはなぜでしょうか。植物ウイルスは、RNAサイレンシングに対抗して、それを抑えるようなタンパク質を獲得したのです。それをサイレンシングサプレッサータンパク質と言います。
興味深いことに、植物ウイルスは、進化の初期にサプレッサーを獲得したのではなく、ウイルスと植物の共進化の過程で、それぞれ独立してサプレッサータンパク質の機能を獲得したようです。既に植物でのタンパク質翻訳効率を上昇させるなど、利用もされていますが、作用点がサプレッサーの種類によって異なる等、基礎研究としても非常に面白いタンパク質です。
2020.8.17
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p.30
ウィルスに似た植物の病原体として、ウイロイドが挙げられます。タンパク質の殻がないまま存在している250〜400塩基ほどのRNAであり、タンパク質をコードする遺伝子を持たない。
引用：https://katosei.jsbba.or.jp/view_html.php?aid=542
ウイロイド（Viroid）は一本鎖環状RNA（250〜400塩基）のみからなる最小の植物病原体である．
1971年にDienerによってタンパク質をもたない病原体としてPotato spindle tuber viroid（PSTVd）が最初のウイロイドとして同定された．
ウイロイドはタンパク質をもたないだけでなく，そのゲノムRNAはタンパク質をコードしないことが知られている，
ポスピウイロイド科（Pospiviroidae）のウイロイドは，5つの構造ドメイン（左末端領域，病原性領域，中央保存領域，可変領域，右末端領域）で構成される棒状の2次構造を形成し，属に特徴的な中央保存領域を有する．
アブサンウイロイド科（Avsunviroidae）のウイロイドの多くは，枝分かれした棒状の2次構造を形成し，中央保存領域は見られないが，ハンマーヘッド型リボザイムの保存配列を有する．
アブサンウイロイド科のウイロイドはお互いに保存された配列などがなく，ポスピウイロイド科とも塩基配列の相同性やRNAの二次構造上の相同性に乏しい．
ポスピウイロイド科のウイロイドは，感染細胞の核（nuclear）で非対称型ローリングサークルと呼ばれる様式で複製する．
複製は宿主のDNA依存RNAポリメラーゼ（DdRP）IIによって行われ，RNAの環状化にはDNAリガーゼIが用いられる．
環状化した＋鎖RNA（プラス鎖RNAウイルスのゲノムは伝令RNAとしても働き、宿主細胞中でタンパク質に翻訳される。）は核膜を経て細胞質へ至る．
一方で，アブサンウイロイド科のウイロイドは，感染細胞の葉緑体（chloroplast）において対称型ローリングサークルで複製する．このウイロイドは自己の配列がもつリボザイム活性によってRNAを自己切断することができる．
ウイロイドは細胞間を原形質連絡（Plasmodesma）を通って隣の細胞に移行し，篩管を通じて全身移行する．
基本的にウイロイドは宿主植物に全身感染するが，茎頂部や胚珠などの生殖器官など特定の器官への侵入が限定されていることがある．
茎頂部へのウイロイドの侵入に関してはRNA-dependent RNAポリメラーゼ6（RDR6）が関与していることが示唆されている．
また，茎頂部におけるウイロイドの感染は同じウイロイドであっても感染する品種によっても分布が異なることが知られており，その違いは茎頂部におけるカロース（直鎖のβ-1,3-グルカン）の集積の有無が関連している可能性が示唆されている．
茎頂部は将来，花芽を形成する際に胚珠や花粉を形成する元となる組織であることから，この部位への感染の有無は種子への伝播に係る重要な過程である．
宿主植物として自然宿主と実験上の宿主があるが，これまでにウイロイドが検出された自然宿主のほとんどが栽培種である．
たとえば，PSTVdはナス科に多く感染するが，検出例があるのはトマト，じゃがいも，ナス科観葉植物（Brugumansiaなど）などである．
在来の野生種トマトやじゃがいも，ナス科雑草などからの検出事例はこれまで報告されていない．
栽培種の検出事例もほとんどが栽培圃場や温室内のトマトや植物検疫におけるものがほとんどである．
したがって，野生種や雑草などにウイロイドが潜伏感染し，発生源となっている可能性や宿主植物の原種に感染している可能性については議論の余地があり，ウイロイドの起源を知るうえで重要な視点である．