Шрифт:
Закладка:
Ксено-микроРНК
Межклеточная коммуникация микроРНК сохраняется на всем эволюционном древе жизни, что открывает возможность межцарственной регуляции генов. В XVIII веке жизнь классифицировалась как принадлежащая либо к царству растений, либо к царству животных[7215]. В XIX веке одноклеточные организмы, такие как амебы, получили собственное царство[7216], а с дальнейшим совершенствованием микроскопии оно появилось и у бактерий. (В настоящее время насчитывается семь царств – водоросли и грибы, а также бактериоподобные организмы, первоначально описанные как экстремофилы, обитающие в зонах, ранее считавшихся непригодными для жизни, например в горячих источниках[7217].)
Могут ли обитатели разных царств общаться друг с другом, используя общий для всех язык микроРНК? В 2011 году мы узнали, что микроРНК микробиома могут модулировать экспрессию генов своего хозяина[7218]. Например, бактерии, вызывающие заболевания десен, выделяют везикулы с микроРНК, которые проникают в клетки хозяина и, по-видимому, подавляют наш иммунный ответ[7219]. Коварно! Затем, в 2016 году, мы узнали, что у нас есть своя собственная программа борьбы с микроРНК. Фекальные микроРНК, вырабатываемые клетками выстилки кишечника, проникают в кишечные бактерии, регулируют экспрессию их генов и рост и могут быть необходимы для поддержания здорового микробиома[7220]. Если между простейшими и сложнейшими организмами на Земле происходит манипуляция микроРНК, то как насчет перекрестного взаимодействия с промежуточным звеном – растительным царством?
Карикатурист Рэндалл Манро нарисовал комикс под заголовком «Действительно, каждая вечеринка – это воссоединение семьи», чтобы напомнить нам, что в конечном счете все мы родственники. Если заглянуть достаточно далеко в прошлое, то каждый из нас сможет найти общего предка, вплоть до самого первого Homo sapiens, с которым мы все связаны. Итак, в комиксе показана вечеринка, на которой присутствуют фигурки, обозначенные как «я», «2-й кузен», «14-й кузен», «35-й кузен», а также домашний кот, обозначенный как «17 000 000-й кузен». Да, если заглянуть достаточно далеко в прошлое, у вас с Пушистиком действительно был общий предок из плоти и крови. В комиксе также есть комнатное растение с надписью «50 000 000 000-й кузен»[7221]. С помощью методов молекулярного отсчета времени по общим отклонениям в ДНК было установлено, что растения и животные разошлись 1576 миллиардов лет назад плюс-минус 88 миллионов лет[7222]. Таким образом, у вас, кота и фикуса был общий предок. Действительно, воссоединение семьи.
Повсеместное присутствие и активность микроРНК в растениях были обнаружены вскоре после их открытия у животных[7223]. Например, растение хлопчатник использует микроРНК для подавления генов вирулентности патогенного гриба[7224]. Какое влияние могут оказывать микроРНК растений в межцарственном взаимодействии – с нами? Так же как мы имеем много общих микроРНК с другими животными, некоторые последовательности микроРНК в растениях настолько близко совпадают с микроРНК животных, что ученые подозревают, что это одна и та же микроРНК, сохранившаяся за 1,5 миллиарда лет эволюции[7225]. Как бы то ни было, при сопоставлении последовательностей растительных микроРНК с человеческой мессенджерной РНК выяснилось, что существует не менее тысячи различных человеческих генов, на которые могут быть нацелены растительные микроРНК[7226].
Растительная диета содержит тысячи биологически активных микроРНК[7227]. Хотя научное сообщество исторически объясняет пользу фруктов, овощей и лекарственных трав наличием в них фитонутриентов, возможно, именно микроРНК играют в этом не последнюю роль[7228]. Изолированные фитонутриенты часто не могут полностью повторить эффект цельных продуктов, из которых они были извлечены. Это объясняется синергическим взаимодействием различных компонентов. Как мы уже видели, одним из способов воздействия фитонутриентов, таких как полифенолы, на нашу физиологию является манипулирование экспрессией микроРНК, но, возможно, растительные микроРНК напрямую направлены на наши гены[7229].
Изучение межцарственной регуляции генов с помощью «ксено-микроРНК»[7230] в настоящее время считается одной из самых интересных научных тем[7231]. В целом концепция межцарственного генетического манипулирования не является чем-то новым. В конце концов, РНК и ДНК вирусов захватывают клетки человека с незапамятных времен. Но если микроРНК, получаемые из пищи, изменяют экспрессию наших генов, то это, безусловно, придает новый смысл фразе «ты – то, что ты ешь»[7232].
Диетические микроРНК
Пища может не только питать, но и нести информацию, которая способна эффективно включать или выключать наши гены[7233]. Некоторые исследователи рассматривают диетические микроРНК как «темные питательные вещества» (еще одна аналогия с темной материей!) и утверждают, что они играют «значительную роль в здоровье человека»[7234]. Да, было показано, что растительные микроРНК проникают в клетки человека и изменяют экспрессию наших генов[7235], но давайте сделаем шаг назад. Смогут ли микроРНК в рационе вообще выжить после приготовления пищи или переваривания?
Некоторые переработанные растительные продукты, такие как оливковое масло и пиво, по-видимому, теряют свои микроРНК в процессе производства[7236]. А как насчет потери микроРНК на плите? Раньше мы считали, что приготовление пищи разрушает генетический материал, но последние эксперименты показывают, что некоторые растительные микроРНК могут выдерживать высокую температуру[7237]. Например, miR-159 в брокколи остаются стабильными после приготовления[7238], в то время как микроРНК-319 в артишоках частично разрушаются[7239]. А уровень других микроРНК, например, содержащихся в вареной фасоли и коричневом рисе, после варки даже повышается, предположительно за счет их высвобождения в воду при варке[7240]. МикроРНК млекопитающих и птиц, содержащиеся в мясе, молочных продуктах и яйцах, выживают после приготовления и обработки, что подтверждается результатами исследований колбас из свинины и птицы, ветчины[7241], салями[7242], вареных яиц, сыра и пастеризованного молока. Уровень микроРНК в сырой говядине и говядине, обжаренной до полуготовности, практически не изменился[7243]; однако им еще предстоит пережить кислотную ванну желудка.
Принято считать, что микроРНК разрушаются в процессе пищеварения[7244], но если окунуть их в кислую среду желудочного сока, то большинство растительных и животных микроРНК, как оказалось, сохраняются по крайней мере в течение 6 часов[7245]. Однако в тонком кишечнике есть РНКазы (рибонуклеазы) – ферменты, которые расщепляют РНК. Как же им выжить в этой передряге? Возможно, им это и не нужно. Исследование, проведенное на мышах, показало, что основным местом всасывания