植物は侵入者と戦う際、細胞を再プログラムして戦闘モードに突入する

　戦争になれば、国家は軍事に関係する生産を優先し、平時とはまた違った体制を整えることだろう。実は植物にも似たところがある。

　細菌やウイルスのような病原菌に感染されると、細胞を戦闘モードに切り替えて、「異物から防御するタンパク質の生産体制」に移るのだ。

　『Cell』（2022年7月29日付）に掲載された研究では、細菌の侵入を察知した植物が防御タンパク質を増産する、分子レベルのメカニズムを明らかにしている。

植物にも動物の免疫に似た反応がある

　人間と同じく、植物も細菌やウイルスに感染すれば、免疫系によって身を守ろうとする。

　植物が動物と違うのは、血流に乗って感染部位に駆けつける特殊な免疫細胞がないことだ。そのかわりに、すべての細胞が戦闘モードに切り替わって異物と戦おうとする。

　戦闘モードでは、成長よりも防御が優先されるようになる。闘うためのタンパク質を合成し、それ以外のものは作らないようになるのだ。そして2、3時間後にはまた元に戻る。 免疫を強化した植物（左上）は、その代償として成長が遅くなる。だが、うまく防御タンパク質の翻訳をコントロールしてやれば（右下）、成長を妨げることなく植物の免疫を強化できる/Credit: Guoyong Xu, Duke University

戦闘時の増産体制

　植物の細胞内で作られるタンパク質には、反応の触媒・異物の認識・化学的メッセージの伝達・物質の出し入れなど、さまざまな役割がある。

　そうした各種のタンパク質を作るために、まず細胞核に収められたDNAの命令が、「メッセンジャーRNA（mRNA）」という分子に転写される。

　mRNAの鎖は細胞質へと向かい、そこで「リボソーム」によって命令が読み取られる。これに基づき、タンパク質が作られる（翻訳される）のだ。

　米デューク大学のドン・シンジェン氏らは2017年の研究で、感染された植物は、一部のmRNAがタンパク質に翻訳されるスピードが速くなることを明らかにしていた。

　そうしたmRNAにはある奇妙な共通点がある。先端の方に、遺伝的コードが繰り返されている領域があることだ。

戦闘モードに突入すると防御タンパク質を増産

　今回ドン氏らは、植物が戦闘モードに入ったとき、その繰り返しを利用して防御タンパク質を増産していることを明らかにしている。

　この研究で明らかになったのは、病原菌の侵入を察知した植物が、とある分子の看板を片付けてしまうということだ。

　この看板は、mRNAが携える命令の一番最初、すなわち"読み始めポイント”をリボソームに示すためのものだ。

　いつもの看板に頼れなくなったリボソームは、普段読み始めるところからではなく、例の繰り返しコードから命令を読み始める。

　そのせいで命令の読み込みはショートカットされる。こうして防御タンパク質が増産され、平時のタンパク質が作られなくなる。

収穫量を落とさず病気に強い作物の開発

　植物にとって感染症との戦いは、微妙なバランスが必要な綱渡りのようなものだ。

　細菌やウイルスとの戦いにエネルギーやリソースを費やせば、自らの生命を支える光合成のような活動はおざなりになる。身を守る代償として、成長が妨げられるのだ。

　だが、もしそのバランスをうまく保つ方法が解明されたらどうだろう？

　研究グループによれば、それによって収穫量を落とさずに、病気に強い作物を開発できるかもしれないとのことだ。

References:Researchers Discover How Plants Reprogram Their Cells To Fight Invaders / written by hiroching / edited by / parumo
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