Когда мы едим, листья и плоды разбираются нашими зубами и измельчаются в кишечнике. Высвобожденные в результате этого процесса белки, углеводы и липиды попадают в организм и разносятся по всему кровотоку, пополняя его запасы. Но это, возможно, не вся история — профессор Чжан Чэньюй из Школы наук о жизни Нанкинского университета обнаружил, что в растениях есть маленькие молекулы, которые также попадают в организм и могут действовать в обратном направлении, контролируя генетическую активность организма и влияя на него более активным образом. Эти самонадеянные маленькие молекулы — крошечные рибонуклеиновые кислоты (микро-РНК, миРНК). Исследование было опубликовано в журнале Cell Research. Как следует из названия, микроРНК — маленькие, всего 19-24 нуклеотида; они присущи не только растениям, но и встречаются у животных. Они важны для роста клеток и метаболизма как у растений, так и у животных. Но научное сообщество всегда считало, что домашние микроРНК предназначены только для собственного использования; им и в голову не приходило, что растительные микроРНК могут выжить в человеческом организме и даже выполнять убийственные функции. Почему бы и нет, задался вопросом Чжан Чэньюй. Чтобы проверить свои подозрения, команда Чжана сначала подошла к группе людей, взяла у них кровь и поискала следы растительных микроРНК. Оказалось, что в крови человека содержится не менее 40 микроРНК, специфичных для растений! В растениях существуют тысячи микроРНК, и, согласно предыдущим знаниям, эти микроРНК не должны выдерживать попадания в пищеварительный тракт, но теперь эксперименты Чжан Чэньюя доказали, что очень немногие из них выживают. Почему эти несколько РНК выжили, Чжан Чэньюй говорит, что не знает. Однако он обнаружил, что среди более чем 40 типов микро-РНК, которые выжили, два — MIR156a и MIR168a — оказались особенно выносливыми, их концентрация в организме человека была на том же уровне, что и концентрация микро-РНК в самом организме. Их больше всего в рисе и капусте (больше всего в сыром рисе, при этом почти 40% риса остается после приготовления). Помимо риса, MIR156a также содержится в пшенице, но, в отличие от результатов предыдущих исследований, MIR156a в анализах команды Чжан Чэньюя отсутствовала. Итак, если РНК растительного происхождения были обнаружены у людей, действительно ли они поступают из рациона? И какой эффект они могут оказывать на животных? Команда Чжан Чэньюя рассмотрела и проанализировала РНК MIR168a, которая в изобилии содержится в рисе. Крысы любят рис …… Эксперимент был проведен на мышах. Кормя мышей неочищенным рисом, ученые обнаружили, что концентрация MIR168a в их крови и печени действительно увеличилась из-за увеличения количества MIR168a в рационе. Какие еще последствия может иметь это увеличение? Чтобы предсказать, к каким физиологическим последствиям может привести увеличение количества растительных микроРНК, необходимо понять, как работают микроРНК. В клетке ДНК — это как чертеж, полный генетической информации, которая в нужное время «копируется» в мессенджер РНК (мРНК), чтобы направить синтез белка. МикроРНК, однако, подобны убийцам: они находят те мессенджер-РНК, которые они хотят убить, чтобы те не смогли продолжить производство белков. Конечно, микроРНК находят свои цели не по картинкам, а по тому, насколько хорошо мессенджер РНК соответствует им, и если есть определенные фрагменты мессенджер РНК, с которыми они связываются, то эти мессенджер РНК считаются проклятыми целями. Так кто же является мишенью для убийства MIR168a из растений в животных? После сопоставления последовательностей ученые предположили, что у него действительно есть мишень в виде мессенджер-РНК у животных, и что эта мессенджер-РНК направляет синтез белка, который «похищает» ЛПНП, и что этот похититель в основном находится в печени. Другими словами, MIR168a — это крошечная РНК, которая занимается похитителями, и если MIR168a повышен, в печени будет меньше похитителей, и ЛПНП не будут похищаться, поэтому концентрация в крови будет медленно нарастать. Конечно, они обнаружили, что после употребления риса MIR168a у мышей быстро повысился, а через три дня холестерин ЛПНП в крови также стал выше. Все это подтвердило подозрения Чжан Чэньюя и в то же время оставило научное сообщество в недоумении: крошечная РНК из растений на самом деле является суперкиллером, который может выполнять убийственные миссии между видами! Одна сторона почвы питает другую Но если растения настолько сильны, что могут регулировать наши гены, если мы их едим, не следует ли нам держаться от них подальше? Чжан Чэньюй считает этот страх излишним: «Не бойтесь, необходимы дальнейшие доказательства того, что это явление справедливо и для человека. Более того, даже если такие регуляторные пути существуют, мы регулировали их на протяжении миллиардов лет эволюции, и организм уже давно достиг равновесия». Однако он отмечает, что его исследование, возможно, стало научной сноской к старой китайской поговорке о том, что «одна сторона почвы питает одну сторону людей», поскольку если результаты, полученные в экспериментах на мышах, действительно могут быть экстраполированы на человека, это может объяснить, почему восточные люди болеют диабетом, несмотря на то, что они менее тучные по сравнению с западными. -потому что жители Востока питаются в основном рисом, а жители Запада — хлебом, «поэтому есть рис и есть лапшу может быть по-разному», — говорит Чжан Чэньюй. Конечно, существует множество факторов, по которым диета может влиять на организм, и регуляция крошечных РНК — это всего лишь предположение. (Мы все можем выразить свое собственное мнение о различиях между восточными и западными людьми). В конце концов, эксперименты на организмах все еще находятся на стадии мышей, и несколько смело распространять выводы, сделанные на мышах, непосредственно на человека. И самое главное — каков механизм, с помощью которого происходит регуляция микроРНК через «границы»? Только прояснив механизм, мы сможем лучше объяснить это явление и лучше ориентироваться в будущих применениях. Именно такая задача стояла перед Чжан Чэньюем. Основываясь на предыдущих исследованиях, он знал, что маленькие везикулы в кровотоке могут накапливать крошечные РНК и переносить их в другие части тела, поэтому он предположил, что ворсинки тонкого кишечника также могут заглатывать крошечные РНК из растений, свободно растущих поблизости, заворачивать их в маленькие везикулы и выплевывать в кровеносные сосуды. Затем везикулы перемещаются вниз по течению, и если они попадают в печень, эти везикулы могут быть поглощены клетками печени, и крошечная РНК высвобождается, после чего она связывается со своей целевой мессенджерной РНК, оставляя меньше похитителей ЛПНП, что приводит к повышению уровня плохого холестерина в крови. Этот процесс звучит так же захватывающе, как история раскрытия преступления! Однако доказать его не так-то просто — представьте себе, как можно увидеть этот процесс собственными глазами! На сегодняшний день ученые также не смогли подтвердить эту догадку на неповрежденных организмах, но могут лишь сказать, что усилия в этом направлении были предприняты. Команда Чжан Чэньюя смоделировала вышеописанный сценарий с использованием человеческих клеток. Сначала они «скормили» большое количество синтетической микроРНК MIR168a эпителиальным клеткам человека (ворсинки тонкого кишечника являются одним из типов эпителиальных клеток), выращенным in vitro (т.е. в плоском блюде). Затем были собраны везикулы, секретируемые этими эпителиальными клетками. Затем они были перенесены в клетки печени, культивируемые в отдельном блюде. Затем они обнаружили, что количество похитителей, которых пытался убить MIR168a, действительно уменьшилось в клетках печени. Такие клеточные эксперименты действительно доказали, что предполагаемый механизм Чжан Чэньюя работает, однако, в конце концов, это было сделано между двумя культивируемыми клетками, отделенными друг от друга, а не на уровне организма, поэтому механизм был проверен лишь предварительно и далеко не окончательно. Если мы хотим окончательно определить механизм действия растительных микроРНК на человеческий организм, нас ждут еще более интересные эксперименты. Поскольку исследование Чжан Чэньюя опрокинуло общепринятые представления и показало, что только одна из десятков растительных микроРНК, выживающих в организме человека, MIR168a, оказывает действие на животных, было высказано предположение, что его результаты могут быть случайными. Петр Свобода из Института молекулярной генетики в Чехии утверждает, что количество растительных микроРНК, обнаруженных в организме человека в экспериментах Чжан Чэньюя, было настолько мало, что сомнительно, чтобы такая концентрация микроРНК действительно могла оказать влияние на человека. Сомнительно, что такая концентрация микроРНК действительно может оказывать влияние на человека. Хотя концентрация MIR168a составляет небольшой процент от общего количества микроРНК в организме человека, она сравнима с концентрацией некоторых микроРНК в организме человека, что достаточно для его функционирования. В любом случае, в растениях существует множество факторов, которые могут действовать на животных. Данное исследование просто говорит о том, что, возможно, у растений все же существует такой путь регуляции организма животных. Можно полагать, что в эволюционном масштабе, хотя годы, прожитые животными и растениями вместе, слишком коротки для упоминания, и что таксономически, хотя они действительно сгруппированы на противоположных концах спектра, животные и растения влияли, проникали и даже передавали друг другу информацию различными способами. Мы ломаем голову, пытаясь проникнуть в неразрывную связь между этими расстояниями.