「暑さに耐えられない場合は、キッチンから出てください。」しかし、もしあなたが植物で、それが不可能だとしたら?彼らには他の選択肢があることがわかりました。日本の研究者は、熱ストレス「記憶」の特定のメカニズムのおかげで、植物が将来の熱ストレスによりよく適応するために熱耐性を獲得できることを発見しました.
Nature Communications に掲載された研究で、奈良先端科学技術大学院大学の研究者は、小さな熱ショック遺伝子を制御するタンパク質のファミリーが、植物が熱ストレスへの対処方法を「記憶」できるようにすることを明らかにしました。
気候変動、特に地球温暖化は、世界中の農業にとってますます大きな脅威となっています。植物は死に至る可能性のある高温などの悪条件を回避するために動くことができないため、生き残るためには熱ストレスなどの要因に効果的に対処できる必要があります。したがって、作物の耐暑性を改善することは、農業における重要な目標です。
「熱ストレスはしばしば繰り返され、変化します」と、研究の筆頭著者である山口信利氏は述べています。 「植物が軽度の熱ストレスを受けると、耐性ができ、さらなる熱ストレスに適応できるようになります。これは熱ストレスの「記憶」と呼ばれ、エピジェネティックな変化と相関があると報告されています。」エピジェネティックな修飾は、遺伝子の発現方法における遺伝的な変化であり、基礎となる DNA 配列の変化を伴いません。
「私たちは、植物が環境変化の記憶をどのように保持しているかを発見したかったのです」と主任著者の伊藤敏郎は説明します。 「私たちは、数日以内に繰り返される熱に反応して獲得された温度耐性における十文字 (JMJ) タンパク質の役割を調べました。」
ここで、化学、遺伝子構造、エピジェネティクス、およびそれらがどのように連携するかをしっかりと理解していない人にとって、彼らが学んだことは複雑になります.
何が起こっているのかについての科学的な説明は次のとおりです:
十文字タンパク質はヒストン脱メチル化酵素です。デメチラーゼは、タンパク質などの分子、特に染色体に構造的支持を提供するヒストンからメチル基を除去する酵素です。チームは、小さな熱ショック遺伝子の H3K27me3 (ヒストン H3 リジン 27 トリメチル化) が低下しているため、植物が熱記憶を維持できることを明らかにしました。
さて、これが私たちの残りの部分が把握できる状況の図です:
左側には、熱ストレスを受けているがまだ順応していない植物が見えます。各ヒートショックプロテインに付いている小さな丸い円が見えますか?それらはメチル基です。右側では、小さなパックマンのような JUMONJI タンパク質がこれらのタンパク質のうちの 2 つを「食べられ」、その過程で、植物が順応して将来の熱ストレスに対処するための「記憶」パスを作成したことがわかります。
そして、なぜ私たちは気にするのですか?
山口氏は「このタンパク質がシロイヌナズナ（彼らが研究に使用した植物）の暑熱順化に必要であることを発見しました。これらの結果は、将来の研究とともに、植物の記憶と適応のメカニズムをさらに明らかにするでしょう。」彼は、この研究は、生物学、生化学、生態学、環境科学、農業科学など、多くの分野の遺伝子研究に関連し、動物や植物の研究にも適用できると述べています.
それ以外の私たちにとっては、これらのメカニズムを理解することで、植物が記憶を発達させ、熱耐性を向上させ、自然な状態で食物供給を維持する機会が得られることを意味します.
論文全文を読みたい場合は、ここで見つけることができます:H3K27me3 demethylases alter HSP22 and HSP17.6C expression in response to recurring heat in Arabidopsis
プロジェクト リーダーの伊藤のラボ缶と彼がここで行っている作業について詳しく知ることができます .
