『Obelisks』: 人間の消化器系で発見された新たな生命体クラス

 (sciencealert.com)
1 ポイント 投稿者 GN⁺ 2024-12-31 | 1件のコメント | WhatsAppで共有
  • 人間および世界中のマイクロバイオームから、既存の生物学的因子に似ていないウイルス様RNA存在体 Obelisks が発見され、微生物世界の分類境界を見直すきっかけとなっている
  • Obelisks は約 1,000ヌクレオチド 規模の短いRNA環状構造を持ち、対称的な棒状の形態からこの名が付けられた
  • 査読前のプレプリント研究では、540万件の公開遺伝子配列データセットから約 3万種 の Obelisks が確認され、調査対象となった人間マイクロバイオームの約10%で見つかった
  • あるデータセットでは患者の口腔サンプルの50% から Obelisks が見つかり、一般的な口腔細菌 Streptococcus sanguinis 内から長さ1,137ヌクレオチドの Obelisk が分離された
  • Obelisks は新たなタンパク質ファミリー Oblins をコードする一方、ウイルスのタンパク質殻遺伝子は見られず、ウイルスよりも RNAプラスミド に近い可能性が残されている

Obelisks の発見と分布

  • 研究チームは人間の体内微生物群集を調べる中で、既存の生物学的因子との配列または構造の類似性が検出されない遺伝物質を発見した
  • Stanford University の Ivan Zheludev 研究チームは、これらの存在体がウイルスではない可能性があり、最も単純な遺伝分子とより複雑なウイルスの間の隔たりを埋める新しいグループかもしれないとみている
  • Obelisks は人間および世界中のマイクロバイオームに存在していたものの、これまで発見されていなかった多様な RNAクラス として整理される
  • 名称は、ねじれたRNAの長さが作る古代のオベリスクのような対称的な棒状構造に由来する
  • 遺伝子配列は約 1,000ヌクレオチド にすぎず、この短さのために過去の研究で見逃されていた可能性がある
  • 査読を経ていないプレプリント研究で、研究チームは 540万件 の公開遺伝子配列データセットを検索した
    • 約 3万種 の異なる Obelisks を確認した
    • 調査した人間マイクロバイオームの約 10% で Obelisks が見つかった
    • あるデータセットでは患者の口腔サンプルの50% で Obelisks が見つかった
  • 異なる種類の Obelisks が体の異なる部位に存在する傾向も見られ、これらがその人間マイクロバイオームの定着生物である可能性がある

ウイルス・ウイロイド・プラスミドと異なる特徴

  • 研究チームは人間マイクロバイオームから Obelisk の宿主細胞の一種を分離しており、その宿主は一般的なヒト口腔微生物 Streptococcus sanguinis である
    • この微生物内の Obelisk は 1,137ヌクレオチド 長の環状構造を持つ
    • 他の Obelisks の宿主はまだ不明だが、少なくとも一部は細菌内に存在する可能性がある
  • すべての Obelisks は、研究チームが Oblins と名付けた新しいタンパク質ファミリーをコードしているように見える
    • このタンパク質を作るための指令は、Obelisks の遺伝物質の少なくとも半分を占めているようだ
    • Oblins は Obelisks 全体で非常によく似ており、研究チームは複製過程に関与している可能性を疑っている
  • タンパク質をコードする能力は、Obelisks を既存のRNA環状体であるウイロイドと区別する
  • 一方で Obelisks には、COVID-19 を含むRNAウイルスが細胞外で持ちうるタンパク質殻を作る遺伝子がないように見える
  • 植物から細菌まで細胞内で共存する遺伝分子であるプラスミドよりも Obelisks ははるかに大きく、プラスミドは通常DNAで構成される
  • まだ Obelisks が細菌宿主にどのような影響を与えるのか、細胞間をどのように広がるのかは確認されていない
  • 研究チームの結論は、これらの要素は「ウイルス性」ではない可能性があり、RNAプラスミドにより近いかもしれないというものだ
  • 研究は bioRxiv にプレプリントとして掲載されており、まだ査読を受けていない

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1件のコメント

 
GN⁺ 2024-12-31
Hacker Newsのコメント

  • すごいですね :) この研究の共著者です。何でも聞いてください。
    この論文は現在、査読を経て先月 Cell に掲載されました: [https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(24)01091-2]
    Obelisks は University of Toronto と共同研究者たちが進めている、より大きな研究プログラムの一部で、関連するものとして Virus-Viroid Hybrids の論文 [https://www.nature.com/articles/s41467-023-38301-2] や Zeta-Elements [https://www.nature.com/articles/s41586-021-04332-2] もあります。
    計算生物学は地球の生物多様性に対する理解を革命的に広げつつあり、Zeta-elements、Ambiviruses、Obelisks はその始まりにすぎないと考えています。興味があれば、University of Toronto の “Laboratory for RNA-Based Lifeforms” では意欲ある開発者/博士研究員/大学院生を募集しています: [https://www.rnalab.ca]
    では、ひとまずこれで失礼します。残っている質問があれば、今日の後でもう一度確認します。

    • 「Obelisks は、既知の生物学的作用体と検出可能な類似性を持たない独自の系統群を形成する」というのは、本当にウイルスやウイロイドまで含めて、どの配列とも類似性がないという意味ですか？
      既知の生命の枝の中では保存性が強く、新しい枝はそう頻繁には見つからないと理解しているので、とても興味深いです。
      まったく新しいウイルス/ウイロイドを見つけることのほうが一般的なのでしょうか？ 配列レベルで本当に新しい生物学的作用体は、どれくらいの頻度で発見されるのですか？
    • Obelisks は、一般に知られている生命の形態とどう関わるのでしょうか？
      細胞/細菌とウイルスの相互作用は理解しやすいです。ウイルスは細胞に感染し、ウイルス工場に変えます。
      Obelisks は何をするのですか？ 細胞内で DNA の機構や細胞小器官に統合されたり、読み取られたりして、さらに多くの Obelisks を作らせるのでしょうか？
      生活環はどのようなもので、既知のウイロイドとは何が違うのでしょうか？
    • これらが自己複製する何かであって、他の細胞の廃棄物や中間産物ではないと、どうやって分かるのですか？
    • 単純に言うと、膜や外殻を持たず、いくつかのタンパク質をコードする棒状 RNA プラスミドのように見えるのですが、その理解で合っていますか？ そこまで解明されているのでしょうか？
    • まだ検出されていない、あるいは検出が難しい、このような存在は他にもあるのでしょうか？
      たとえばゲノムサンプルの中に、Obelisks やそれに似た「生命」のようなものがもっと存在するのでしょうか？

  • 「ウイルスのような物体のまったく新しい class」という表現は、最初は少し紛らわしく感じました。ここでのClassは、門と目の間にある分類階級という技術的な意味ではないのですね。

    • 私は紛らわしいとは思いませんでした。新たに発見された分類学上の綱が一般向けメディアのニュースになるとは思えなかったので、もっと上位レベルの何かを期待していましたが、実際の発見はその期待に見合うものでした。
    • sciencealert.com は一般向け科学サイトなので、そういう厳密な用語は使わないでしょう。

  • 腸がどう機能するのかというパズルの新しいピースが見つかって、本当にうれしいです。いつか、今は偶然の発見に頼っている免疫、神経変性、がんなどへの影響も理解できるようになるといいですね。

  • Obelisks の遺伝子配列がわずか約1,000文字しかないなら、宇宙のほぼどこかの時空間で、ランダムな化学過程によって再び作られる可能性がより高そうですね。汎地球的とでも言うのでしょうか？

  • この研究はまだ査読を経ていないので、タイトルの主張は少し自信過剰に思えます。

    • その年の後半に出た学術誌掲載版はこちらです:
      https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(24)01091-2
      本当に新しいゲノム要素の系統です。
    • 査読が終わるまでは、Obelisks にアスタリスクを付けるべきかもしれませんね。
    • 査読は、あなたが思っているような役割は果たしません。
    • 共著者（たぶん一番上のコメント）が、今では査読を通ったとたった今言っていました。
      だからといって、そこまで大きな違いではありませんが。

  • 記事は1月の記事ですが、研究は現在もう学術誌に掲載されたのですか？

  • でも、これらはどうして生命なのですか？ 生命は普通、繁殖能力で定義されますが、これらは宿主の細胞機構にただ乗りしているように見えます。
    何か既知の有用性はあるのでしょうか？ それとも、何らかのジャンク DNA がこれらのコード化に関与している可能性もありますか？

    • 大まかな理解としては、現在の生物学理論では生命の定義がかなり曖昧になっています。
      特に生命の起源に関する「ウイルス先行」理論が勢いを得ていると理解しています。最初にタンパク質/DNA のスープがあり、その次にウイルスが来て、その後になってようやく細胞性生物が現れた、という見方です。
      そして、何かに「ただ乗り」しない存在を求めるなら、光合成植物まで待たなければならず、それは進化の中でさらに何段階も後の話です。現在の理論についての、私の非専門家的な理解ではそうです。

  • RNAワールドの名残なのでしょうか？

  • RNA の変異は DNA よりもはるかに多様で、私たちはようやくそれらを発見する方法を開発し始めたばかりだという点が興味深いです。Oxford Nanopore Technology のNanopore シーケンシングは、天然の RNA とその変異をシーケンシングできる最初の技術ですが、この領域も探究されましたか？