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本ブログ記事は、植物の遺伝子機能解析におけるアプローチを解説しています。特に、特定の遺伝子の働きを理解するため、「遺伝子の働きを抑える」方法（RNAiなど）に加え、「遺伝子を過剰に発現させる」手法に焦点を当てています。
この「遺伝子過剰発現」を効率的に実現する鍵となるのが、カリフラワーモザイクウィルス(CaMV)由来の「35Sプロモータ」です。任意の遺伝子の前にこのプロモータを付与して組み込むことで、その遺伝子の発現量を劇的に増加させることが可能になります。
記事は、ウイルスが持つ有用な特性が、遺伝子研究において重要なツールとして活用されている実例を、専門的に、しかし分かりやすく解説しています。
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この記事ではウイルス発がんのメカニズムの一端を解説しています。一部のDNAウイルスは自身の増殖に宿主細胞のDNA複製期（S期）に必要な酵素を利用します。そこで、ウイルスは宿主細胞をS期にとどまらせ続けることで、必要な酵素を継続的に得ようとします。しかし、これは宿主細胞にとって細胞分裂が完了せず、意図しない物質が合成され続ける異常事態を引き起こします。結果として、細胞の無秩序な増殖、つまりがん化につながると考えられています。これは、BT毒素のように特定の細胞を選択的に破壊するメカニズムとは異なるアプローチです。
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ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）は、特定のDNA断片を試験管内で増幅する技術です。DNAポリメラーゼを用いて、高温で二本鎖DNAを変性させ、低温でプライマーを結合させ、中温でDNAを合成するサイクルを繰り返すことで、指数関数的に標的DNAを増幅します。この技術は、遺伝子検査、感染症診断、法医学など、幅広い分野で応用されています。耐熱性DNAポリメラーゼの発見により、PCRは簡便かつ迅速な遺伝子増幅法として確立されました。
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この記事では、植物の生理現象を理解する上でアサガオが優れたモデル生物であることを解説しています。アサガオは、成長が早く、様々な変異体があり、遺伝子情報も豊富であるため、遺伝学、発生学、生理学などの研究に適しています。具体的には、短日植物であるアサガオを使って、花成ホルモン「フロリゲン」の研究が行われ、フロリゲンの存在が証明されました。また、アサガオの様々な色の花は、色素の生合成経路の研究に役立ち、遺伝子の変異による表現型の変化を学ぶことができます。さらに、アサガオはつる植物であり、植物の成長や運動のメカニズムを研究するのにも適しています。このように、アサガオは、植物科学の様々な分野の研究に貢献している重要な植物です。
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mRNAワクチンの開発で急速に進化した脂質ナノ粒子(LNP)技術は、RNA干渉(RNAi)を利用した治療薬の発展にも大きく貢献すると筆者は述べる。RNAiとは、特定の短いRNA(siRNA)が標的となるmRNAに結合し、タンパク質合成前にこれを切断・無効化する現象である。記事では、不要なUSBメモリを特定のシールで無効化する分かりやすい例えでRNAiのメカニズムを解説。癌細胞の増殖抑制やウイルス感染症の治療など、多岐にわたる疾患への応用可能性を示唆する。コロナ禍におけるmRNAワクチン開発の飛躍が、この画期的なRNAi治療薬の実用化を加速させると展望している。
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ブログ記事は、mRNAワクチンの画期的な技術を解説しています。従来のワクチンが病原体を弱毒化するのに膨大な時間を要したのに対し、mRNAワクチンはウィルスの「重篤化情報」を切り取り、「感染する情報」のみを投与することで、細胞に抗体産生を促します。
この迅速な開発を可能にした鍵は、壊れやすいRNAを細胞内へ安全に運搬する「脂質ナノ粒子（LNP）」技術の急速な進展にあります。LNP技術の発展は、将来のパンデミック発生時におけるワクチン開発の劇的な加速に加え、RNAiなど他の核酸医薬の応用も広げると筆者は感動を伝えています。また、ワクチン効果を最大限に引き出すには、適切な食生活による免疫力向上も不可欠だと提言しています。
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過酸化水素は好中球が体内に侵入した細菌類を殺菌する際に、活性酸素の一種として生成されます。好中球は細菌を認識し、取り込み、活性酸素、過酸化水素、次亜塩素酸、加水分解酵素などを用いて殺菌します。殺菌後の好中球は死亡し、膿となります。活性酸素の過剰発生はウイルス感染後の重症化に繋がるため、好中球の働きと食生活による免疫向上には関連性がありそうです。
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緑茶に含まれるカテキンは、インフルエンザなどのウイルスに吸着し感染を予防する効果がある。ウイルスは非生物で、宿主細胞の器官を乗っ取って増殖する。宿主細胞表面の糖鎖をウイルスが認識することで感染が成立する。カテキンはウイルスのスパイクタンパクを封じ、この認識プロセスを阻害すると考えられる。しかし、カテキンは体内に留まる時間が短いため、日常的に緑茶を摂取する必要がある。緑茶の甘みが少ない、苦味と渋みのバランスが良いものが効果的と考えられる。ウイルスは自己増殖できないため、特効薬がない。mRNAワクチンは、体内で無毒なスパイクタンパクを生成させ、抗体生成を誘導する新しいアプローチである。
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アーバスキュラ菌根菌、特にグロムス菌門は、多くの陸上植物と共生関係を築き、アーバスキュラ菌根を形成する。宿主植物の根よりも細く長い菌糸を伸ばし、リン酸などの養分吸収を促進する。また、感染刺激により植物の免疫機能を高め、病原菌への抵抗性を向上させる「ワクチン効果」も持つ。乾燥や塩害への耐性も向上する。しかし、植物にとって共生は負担となるため、養分が豊富な環境では共生関係は形成されにくい。