수십 년 동안 연구자들은 DNA와 자매 인 RNA를 찾아서 신체에서 순환하여 세포의 안전한 내부 밖에서이 분자들이 생명 규범을 저장하고 번역하는 필수 작업을 수행합니다. 이러한 분자 항해의 이유는 신비한 상태로 남아 있었지만 최근 몇 년 동안이 세포 외 RNA가 적어도 일부 유기체에서는 다른 작업을 가질 수 있다는 증거가 발생했습니다.
.유전자를 단백질로 번역하는 역할로 기본 생물학 학생들에게 가장 잘 알려진 RNA는 놀랍도록 다재다능하고 국제적인 분자로 판명되었습니다. 식물, 원형 벌레, 평면 벌레 및 곤충은 RNA를 사용하여 조직을 통해 신호를 전달합니다. 실험실 연구에서 RNA가 유기체 간의 상호 작용에 중요한 역할을 할 수 있으며, 심지어 케임브리지 대학교의 분자 유전 학자 인 에릭 미스 카 (Eric Miska)는“사회적 RNA”라는 용어를 만들어 내부와 외부 유기체 모두에서 분자의 명백한 역할을 설명했습니다.
.그들을 감염시키려는 식물과 해충은 서로에 대해 RNA를 배치 할 수 있습니다. 10 월 과학에 발표 된 논문에서, 연구원들은 회색 곰팡이로 작물을 파괴하고 디저트 와인을 맛볼 수있는 고귀한 부패를 일으키는 곰팡이가 자신의 작은 RNA 분자를 사용하여 식물의 RNA 방어기를 납치하여 곰팡이 감염을 정상적으로 싸울 수있는 유전자와 싸우는 방법을 설명합니다. 이와 같은 발견은 사회 RNA의 잠재적 인 사례 중 하나 인 식물과 기생충 사이의 무기 경쟁에서 RNA의 역할에 대한 발견이라고 Miska는 말했다. Miska는“정말 흥미 롭다고 생각하지만 초기입니다. “아직 많은 것들을 발견해야합니다.”
식물과 무척추 동물의 신호 전달에있어서 RNA의 역할은 완전히 이해되지는 않지만 그 역할은 명확하게 확립된다. 이것은 인간을 포함한 포유 동물의 RNA의 경우가 아닙니다. 이 종에서 과학자들은이 분자들이 세포 외부로 여행하고 있다는 것을 알고 있지만, 그들이 의사 소통의 한 형태인지 아닌지는 아직 명확하지 않습니다.
.RNA는 혈액, 소변, 눈물, 뇌척수액, 모유, 양수, 정액 액체 등의 인체 체액에서 발견되었습니다. 또한 과학자들은 순환 RNA의 작은 비트가 암 종양 또는 임신 관련 장애의 존재와 같은 특정 상태를 반영 할 수 있음을 발견했습니다. 매사추세츠 종합 병원의 신경 생성 학자 인 Xandra Breakefield는 순환 RNA의 발견에 대해“판도라의 상자를 여는 것과 같습니다. "우리는이 모든 것들이 거기에 있다는 것을 몰랐습니다."
일부는 세포 외 RNA와 DNA가 잔해보다 더 많은 것에 회의적이지만, Breakefield와 다른 일부는 훨씬 더 흥미로운 전망을보고 있습니다. 이것들은 인간 건강에서 역할을하는 세포들 사이에서 새로 발견 된 의사 소통의 형태 일 수 있습니다. 예를 들어, 일부 연구는 작은 RNA가 면역 반응을 조정하거나 암 세포를 준비하여 건강한 조직을 침범하는 데 도움이되는 지침으로 작용한다고 제안합니다.
.침묵 신호
1950 년대 후반부터 RNA (리보 뉴클레 산)는 유전자 코드를 전사하고 세포를 구축하고 기능 할 수 있도록 단백질에 조립하는 것을 포함하는 역할을하는 역할을하는 높은 프로파일 자매 DNA (Deoxyribonucleic acid)의 하인으로 주조되었습니다. 그러나 최근 수십 년 동안 RNA의 직무 설명은 확장되었습니다. 화학 반응을 시작하고 세포 내 유전자의 활동을 조절할 수 있으며 일부는 한 세포가 다른 세포의 행동에 영향을 줄 수있는 신호 역할을 할 수 있습니다.
.약 15 년 전, 연구원들은 원형 웜을 만들 수 있다고 생각했다. 근육 섬유에서 단백질을 담당하는 유전자의 서열과 일치하는 상보적인 RNA 가닥을 주사함으로써 트위치. 이 이중 가닥 RNA의 도착은 목표 유전자를 효과적으로 끄고이 경우 웜의 근육을 손상시키는 과정을 시작합니다.
과학자들은 많은 유기체에서 이러한 유형의 RNA 침묵을 발견했습니다. 그들은 그것이 이중 가닥 RNA로 일시적으로 존재할 수있는 침입 바이러스의 활성을 차단함으로써 감염을 방어하는 데 도움이된다고 생각합니다. 이 이중 가닥 RNA가 벌레 세포 내부에 팝업되면 벌레의 분자 기기는이를 생산 한 바이러스 유전자를 차단하기위한 안내서로 사용합니다. 이 과정을 RNA 간섭이라고하며 분자 채널을 통해 벌레를 통해 퍼지는 RNA 침묵 신호를 생성합니다. 비슷한 신호가 곤충, 평면, 식물의 몸을 통해 퍼져있는 것으로 나타났습니다.
식물과 무척추 동물의 사회적 RNA에 대한 증거는 필연적으로 질문을 제기합니다. 우리는 어떻습니까? 식물 및 무척추 동물과 마찬가지로 포유 동물은 RNA 간섭을 통해 유전자를 침묵시킬 수 있지만,이 시스템은 우리의 면역계에서 중요한 역할을하는 것으로 보이지 않습니다. 지금까지 포유 동물 세포가 벌레 세포와 마찬가지로 RNA 침묵 신호를 방송 할 수 있다는 증거는 없습니다. 그러나 일부는 MicroRNA라고 불리는 별도의 RNA가 포유류에서 비슷한 사회적 역할을합니다.
MicroRNA 경로는 RNA 간섭 경로와 관련이 있지만, MicroRNA는 몇 가지 중요한 방법으로 RNA 간섭에 관여하는 분자와 다릅니다. microRNA는 게놈에 암호화되어 동일한 유기체에서 다른 유전자를 조절합니다. 감염 바이러스의 유전자를 침묵시키는 RNA 간섭과 달리, 마이크로 RNA는 생산 된 세포 내에서 유전자의 발현을 낮추고있다.
MicroRNA가 세포 내부에서 수행하는 역할은 잘 이해되어 있지만, 왜 그들이 그 밖에서 떠 다니고 있는지는 확실하지 않습니다. 일부 포유류 세포는 다른 세포에 의해 채취되는 소포라고 불리는 세포 간 패키지를 뱉어냅니다. 2007 년에 연구원들은 포유 동물 세포가 마이크로 RNA를 포함한 RNA를 이러한 패키지에 삽입 할 수 있음을 발견했습니다. 그 결과는 한 세포가 다른 세포의 활동에 영향을 미치는 새로운 방법을 제안합니다.
Breakefield는“우리는 일부 세포가 많은 특정 RNA를 이러한 소포에 넣었다는 것을 알고 있습니다. "그들은 분명히 [다른 세포들에 의해] 단지 멍청이이므로 이런 식으로 정보를 전송할 가능성이 있습니다."
.그 이후로 RNA의 menagerie, 다른 분자 및 심지어 DNA 조각은 소포에 자리 잡고 있으며 소포는 MicroRNA의 유일한 승차가 아닙니다. 분자는 단백질에 결합 된 신체를 통해 순환 할 수 있으며, 이는 세포 외부의 적대적인 환경에서 그리고 다른 방법으로도 보호 할 수 있습니다.
증거와 불확실성
순환 마이크로 RNA가 무엇인지 이해하려면 과학자들은 이러한 분자가 실제로 한 세포에서 다른 세포로 전달된다는 것을 확인해야합니다. 세포는 많은 마이크로 RNA를 생성하기 때문에 주어진 마이크로 RNA가 시작된 위치를 결정하기가 어려울 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 암스테르담의 VU University Medical Center의 세포 생물학자인 D. Michiel Pegtel과 동료들은 바이러스 인 Epstein-Barr로 변했습니다. 바이러스는 감염된 세포를 강제하여 바이러스를 복제하는 데 도움이되는 바이러스 마이크로 RNA를 생성합니다. 정상적인 세포는 바이러스 성 마이크로노를 생성하지 않기 때문에 추적하기가 상대적으로 쉽습니다.
페르 텔과 동료들은 두 가지 유형의 면역 세포로 시작했습니다. 바이러스에 감염된 백혈구의 유형 인 B 세포 및 바이러스 침입자를 감지하고 다른 면역 세포를 경고하는 수지상 세포. 두 사람은 소포 만 통과 할 수있을 정도로 작은 모공을 갖는 막으로 분리되었습니다.
수지상 세포는 바이러스가 B 세포가 장벽을 가로 질러 이동하여 빛나는 유전자를 조용하게 만들도록 마이크로 RNAS가 될 때까지 유전자 조작되었다. 2010 년 국립 과학 아카데미 (National Academy of Sciences)의 절차에 발표 된 결과는 막을 가로 지르는 소포의 전달이 실제로 빛나는 세포를 어둡게한다는 것을 보여줍니다.
그러나 모든 사람이 확신하는 것은 아닙니다. Rockefeller University의 핵산 화학자이자 생화학자인 Thomas Tuschl은이과 다른 RNA 전이 실험의 결과에는 다른 설명이있을 수 있다고 말했다. 세포와 소포의 융합은 바이러스 감염과 유사합니다. 따라서 Tuschl은 융합 과정에 대해 무언가 또는 아마도 다양한 유형의 분자를 운반 할 수있는 소포 내부의 무언가가 세포 내에서 면역 반응을 유발할 수 있다고 의심합니다. Tuschl은 이것은 도착 RNA의 예상 효과와 비슷한 세포의 변화를 일으킬 수 있다고 말했다.
페그 텔은 그럴 가능성은 거의 없다고 말했다. 추가 테스트에 따르면 바이러스 성 RNA가 수지상 세포에 배치 된 경우 바이러스 자체 유전자 중 하나를 표적으로 할 것입니다. 또한 빛나는 수지상 세포의 디밍 정도는 그들을 폭격 한 바이러스 성 RNA- 함유 소포의 양에 해당한다고 그는 말했다. 바이러스 성 microRNA가없는 소포는 디밍 효과를 나타내지 않았습니다.
그럼에도 불구하고, Tuschl은 다른 이유로 포유 동물의 세포 간 신호에서 MicroRNA의 역할에 회의적입니다. 이 작은 RNA는 낮은 농도로 존재하며, 식물 및 무척추 동물과 달리 포유류는 RNA 신호를 증폭시키는 유의 한 메커니즘이 없습니다. Tuschl은“일반적으로 효과적인 신호 메커니즘으로 만들기에는 모든 것이 너무 적습니다.
다른 사람들도 회의적입니다. Stanford School of Medicine의 유전 학자 인 Mark Kay는 세포 외 MicroRNA 가이 목적을 달성 할 가능성을 무시하지는 않지만 그것을 받아 들일 준비가되지는 않았습니다. Kay는“열린 마음을 유지하려고 노력하지만이 시점에서 신호가 포유 동물 시스템에서 발생하고 있음을 설득하지는 않습니다.
페 테텔조차도 신중하며 과학자들은 순환하는 RNA가 세포에 도착하면 특정 변화를 일으킨다는 것을 명확하게 말하기 전에 갈 수있는 방법이 있다고 말합니다. 현재까지의 대부분의 포유 동물 연구는 살아있는 포유류가 아닌 시험관에서 자라는 세포에서 수행되었습니다. Pegtel이 지적한 바와 같이, 이들 실험은 고도로 농도의 소포 및 microRNA와 같은 부 자연스러운 조건에 의존합니다. 그는“그 효과는 매우 인공적입니다.”
그는 다음 단계는 소포 매개 RNA가 살아있는 포유류의 엄청난 복잡성 내에서 의미있는 영향을 미친다는 것을 보여 주려고 노력할 것이라고 말했다. “시간은 말할 것입니다.”
새로운 실험은 질문에 대답하고 인간 건강과 질병에서 순환 RNA의 역할을 명확히하는 데 도움이 될 수 있습니다. 국립 보건원 (National Institutes of Health)은 8 월에 1,700 만 달러에 24 개의 연구 프로젝트에 대한 기금으로 마이크로 RNA를 포함한 세포 외 RNA 이해,이 분자를 사용하여 질병을 진단하고 치료하는 데 중점을 두었다.
보조금 중 하나를받은 Breakefield는 매우 공격적인 형태의 뇌암 인 Glioblastoma에 의해 방출 된 RNA가 주변 세포를 조작하여 자신의 성장을 지원하는 방법을 조사하고 있습니다. 수 여자 인 Tuschl은자가 면역 질환의 마커로서 RNA의 잠재적 사용을 탐구하고 있습니다. 그는 또한 별도의 보조금을 통해 RNA- 함유 소포의 도착을 따르는 세포의 변화에 대한 잠재적 인 대안 설명을 연구하고자한다.
.NIH의 관점에서, 증거는 이미이 RNA가 신호로 작용할 수 있음을 시사합니다. 그러나 여행 RNA가 잔해에 불과하더라도, 질병의 마커로서 여전히 사용될 수 있으며, NIH의 SEXTACELLARINAL RNA 프로그램에 참여한 국립 번역 과학의 특별 이니셔티브 (National Center)의 특별 이니셔티브 (Danilo Tagle)는 질병에 대한 마커로 사용될 수 있으며,이를 질병에 대한 마커로 사용하는 수단으로, 접근하기 어려운 장소에 약물을 전달하는 소포를 징집 할 수 있다고 말했다.
Tagle은 세포 생물학 및 의학에 대한 의미가 가장 중요하다고 말했다. "어떤 의미에서 우리는 새로운 연구 영역을 열고 있습니다."
