イネのタンパク質が鋳型なしでRNAを合成、教科書の定説を揺るがす

分子生物学は数十年にわたり、RNAは「写し手」だと教えてきた。リボ核酸の鎖をつくるには、細胞は鋳型、通常はDNAと、それを読み取って対応する配列を書き出すポリメラーゼと呼ばれる酵素を必要とする。中国・杭州の西湖大学の研究室による新論文は、この規則が普遍的なものではない可能性があると主張する。少なくとも一つの植物タンパク質については。

この研究は、構造生物学者で西湖大学学長の施一公の研究室によるもので、学術誌Vitaに掲載された。科技日報の報道によると、チームはOsNTP4と呼ばれるイネのタンパク質が試験管内でゼロからRNAを構築できることを見いだした。このタンパク質は鋳型を必要とせず、反応を始めるのに既存のRNA鎖も必要としなかった。

これは衝撃的な主張だ。鋳型を用いないRNA合成は生物学で未知ではないが、まれであり、通常は特殊な状況下の特殊な酵素によるものだ。ありふれた農作物で、しかも別の理由で研究されてきたタンパク質で見つかったことは、この反応が教科書の想定より広く存在する可能性を示唆する。チームは、イネのOsNTP10とシロイヌナズナのAtURT1という別の二つのタンパク質も同様の活性を示したと報告しており、この能力が一種類に限られず植物種を超えて共有されていることをうかがわせる。

発表は簡潔で専門的であり、外部の研究者が公に意見を述べる時間はまだなかった。この発見は遺伝情報の流れ方に関する中核的な前提に触れるため、独立した追試が重要になる。植物細胞が鋳型なしでRNAを生成できるなら、その影響は作物がストレスにどう応答するかから、DNAの設計図なしに最初のRNA分子が組み立てられたかもしれない生命の起源を科学者がどう考えるかにまで及ぶ。

施は中国で最も著名な生命科学者の一人であり、タンパク質の構造研究と、西湖大学を研究大学へと築き上げた役割で知られる。彼の研究室が植物のRNA代謝へと方向転換したこと自体が注目に値し、中国のトップ構造生物学グループが新たな問いに踏み出している兆しだ。

実用面はまだ推測の域を出ない。RNAは細胞が遺伝子の指示を伝え、遺伝子を制御し、タンパク質を構築するうえで中心的な役割を果たす。自力でRNA鎖を開始できる植物タンパク質は、原理的には、DNAを待たずに変化へ素早く応答する手段を細胞に与えうる。しかしその発想を農業や医療に応用するのは何年も先のことであり、論文の当面の貢献は他の研究室が検証すべき謎である。

今のところ、この話は、情報がDNAからRNA、そしてタンパク質へと流れるという中心教義が主要な道筋を描くものであり、すべての道ではないことを思い起こさせる。鋳型なしでRNAを書き込むイネのタンパク質は、大学院生を実験台へ、教科書の著者を草稿へと戻す類の結果である。