Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
RNA jadłem, jem i jeść będę
RNA jadłem, jem i jeść będę
Coraz większa jest dziś świadomość społeczna na temat tego, że żywność – szczególnie rośliny – w naturalny sposób zawiera materiał genetyczny. Okazuje się jednak, że obcy DNA nie jest trawiony w całości i metabolizowany w formie nukleotydów, lecz może przenikać do organizmu w formie długich sekwencji kodujących geny. Mało tego – sprawa ma się tak samo w przypadku RNA.

 

Brzmi jak wprowadzenie do horroru? Nic bardziej mylnego. Nasz materiał genetyczny nie jest zamknięty jedynie w obrębie komórek, lecz krąży także w krwi w formie wolnej (ang. cell-free DNA, cfDNA) w średnim stężeniu 13 ng/ml. Główna pula wolnego DNA, występującego przeważnie w formie kompleksów nukleoproteinowych, pochodzi z komórek samego gospodarza, skąd uwalniana jest podczas apoptozy, nekrozy, a także w procesie nowotworzenia, zaś w krwi ciężarnej kobiety znaleźć można wolny DNA płodu. Istnieją jednak również inne, obce źródła cfDNA – są to w szczególności inne osoby, będące np. dawcami szpiku lub infekujące organizm wirusy i bakterie. Wymienione źródła cfDNA stanowią szerokie pole dla różnego rodzaju badań diagnostycznych. Ostatnie kilka lat badań wymienia jeszcze jedno źródło wolnego DNA – żywność. Choć intuicyjne myślimy, że spożywany przez nas materiał genetyczny jest trawiony w przewodzie pokarmowym, a następnie transportowany z jelit w formie nukleotydów, intuicja ta okazuje się zawodna. Badania nad przenikaniem niestrawionych fragmentów DNA z żywności do krwiobiegu prowadzone były do tej pory głównie w kontekście GMO, szczególnie modyfikowanej soi, a obecność roślinnego DNA potwierdzono w krwi pstrągów tęczowych, owiec, świń i myszy karmionych modyfikowaną soją. Okazuje się jednak, że nie jest to czarny scenariusz przypisany do GMO. Krążący w krwi DNA spożywanych roślin jest naturalnym zjawiskiem o niewyjaśnionym dotąd podłożu molekularnym i mechanizmie transportu. Sekwencjonowanie cfDNA u blisko 1000 osób potwierdziło obecność fragmentów genomu chloroplastów aż 110 gatunków roślin jadalnych lub spokrewnionych z jadalnymi – w szczególności motylkowatych, kapustowatych i psiankowatych (ziemniak, tytoń). Identyfikowane sekwencje są niekiedy na tyle długie, że mogą kodować kompletne geny (Spisak i wsp. 2013).

Czy opisane zjawisko dotyczy jedynie DNA? Nie! Krążący w krwi wolny materiał genetyczny to kolejna odsłona świata RNA, którego skalę i potencjał regulacyjny przytaczaliśmy wcześniej w tym artykule. Regulacja ekspresji genów na odległość przy pomocy zewnątrzkomórkowych niekodujących RNA (w szczególności microRNA) zamkniętych w mikropęcherzykach ma szczególne znaczenie w procesie nowotworzenia i powstawania przerzutów. Proces nowotworzenia (i nie tylko) jest w dużym stopniu zależny od czynników środowiskowych. A przecież nasza dieta jest najważniejszym łącznikiem między organizmem a środowiskiem zewnętrznym. W 2012 r. ukazała się publikacja, której autorzy opisują stabilny egzogenny microRNA roślinny MIR168a pochodzący ze spożywanego ryżu obecny w dużej ilości w surowicy Chińczyków. Badania wykazały, że MIR168a wiąże ludzki i mysi mRNA białka LDLRAP1 (ang. low-density lipoprotein receptor adapter protein 1), przez co hamuje jego ekspresję w wątrobie i obniża usuwanie LDL z osocza. Jest to pierwszy z dowodów na regulację ekspresji genów ssaczych przez miRNA roślinne świadczące o istnieniu zależności nie tyle międzygatunkowych, co między całymi królestwami (Zhang i wsp. 2012). Inne badania potwierdziły obecność miRNA wiciokrzewu japońskiego w surowicy i moczu karmionych myszy. Dodatkowo wykazano, że absorpcja małych RNA z żywności zależy od rodzaju diety, a także jest wyższa przy zwiększonej przepuszczalności czy uszkodzeniach ściany jelita (Yang i wsp. 2015). Wciąż jednak brak jest zadowalających danych na temat mechanizmu transportu, akumulacji roślinnych miRNA w tkankach i organach, a także drogach ich metabolizowania i usuwania z organizmu.

W świetle opublikowanych badań zupełnie nowego znaczenia nabiera stwierdzenie „jesteś tym, co jesz”. Poza tym, z zupełnie innej perspektywy patrzymy na znaczenie diety w zapobieganiu i leczeniu chorób. Okazuje się bowiem, że nie chodzi tylko o asymilowane witaminy i bezpośrednie składniki odżywcze, ale owo „odżywianie” ma szerszy wymiar obejmujący także regulację ekspresji genów. Można powiedzieć, że świat naukowy jest jednocześnie tą perspektywą zafascynowany, a z drugiej strony pozostaje czujny, o czym świadczy chociażby polemika opublikowana w "Bioessays". Jest to zjawisko jeszcze nie do końca przez nas zrozumiałe, co zwiększa ryzyko fałszywie pozytywnych wyników. Autorzy artykułu zwracają również uwagę, że mechanizmy interferencji RNA nie są takie same u wszystkich organizmów, co może znacznie zmniejszać skalę zjawiska. Niemniej, nowe odkrycia działają na wyobraźnię i wskazują nowe cele, które dzięki technikom głębokiego sekwencjonowania stają się coraz bardziej osiągalne. Jedno wiemy na pewno: RNA jadłem, jem i jeść będę.

Źródła

Spisak S, Solymosi N, Ittzes P, Bodor A, Kondor D, et al. (2013) Complete Genes May Pass from Food to Human Blood. PLoS ONE 8(7): e69805. doi:10.1371/journal.pone.0069805

Zhang L et al. Exogenous plant MIR168a specifically targets mammalian LDLRAP1: evidence of cross-kingdom regulation by microRNA. Cell Research (2012) 22:107–126. doi:10.1038/cr.2011.158

Yang J, Farmer LM, Agyekum AA, Hirschi KD. Detection of dietary plant-based small RNAs in animals. Letter to the Editor, Cell Research (2015) 25:517–520. doi:10.1038/cr.2015.26

Witwer KW, Hirschi KD. Transfer and functional consequences of dietary microRNAs in vertebrates: Concepts in search of corroboration: Negative results challenge the hypothesis that dietary xenomiRs cross the gut and regulate genes in ingesting vertebrates, but important questions persist. Bioessays. 2014;36(4):394-406. doi:10.1002/bies.201300150.

https://www1.imperial.ac.uk/resources/C8CE2824-A716-4F9E-8854-9027F6A98870/tianlaisessay.pdf

KOMENTARZE
Newsletter