植物微小RNA在动物血液类发现，植物转基因安全理论基石被撼动 2019-10-16

          植物遗传物质影响人类?

核心提示：植物微小RNA在动物血液类发现，植物转基因安全理论基石被撼动。

百科知识，作者：刘旸

    菜叶和果实被牙齿大卸八块，在肠胃里粉身碎骨。这个过程释放出的蛋白质、碳水化合物、脂类进入人体，通过血液循环被发配至身体各处，给人体添砖加瓦。这可能不是故事的全部，南京大学生命科学学院的张辰宇教授及其研究团队发现，植物中的一些小分子能够进入人体，并反客为主，调节人体的基因活性，以更主动的方式影响人体生理活动。这些嚣张的小分子就是微小核糖核酸(微小RNA，miRNA)。对于DNA， 人们如今已不再陌生， 它被称为生物的“生命天书” ，其中存储了足量的遗传信息；RNA作为遗传信息的载体，负责将“生命天书” 的内容翻译出来，合成蛋白质后行使各项生理功能。

    微小RNA就是RNA家族的成员。顾名思义，微小RNA个头很小，只有19～24个核苷酸，作为非编码RNA，它不能被翻译并最终生成蛋白质，而是一种在进化上比较保守的“基因调控者” 。微小RNA不仅“个子小” ， 而且发现得很晚。直到1993年，科学家才在线虫体内首次发现了微小RNA。2002年，植物的微小RNA才被找到。但不管对于植物还是动物来说，微小RNA对细胞的生长代谢都非常重要。不过，研究人员一直认为， 动、植物自产的微小RNA只供自身使用；从没想过植物的也可能在人体内存活，甚至履行杀手职责。因为这完全违背了生物学常识。

事实到底是怎样的呢?

  那些顽强的微小RNA为了实验植物的微小RNA究竟能否出现在人体中，张辰宇研究团队先后找来几十个中国籍男女志愿者，抽取其血样，试图从里面寻找植物微小RNA的踪影。结果发现， 真的有植物微小RNA活了下来!人的血液中至少藏匿着4O种植物特有的微小RNA，而且含量还不低。

    植物体内原本有上千种微小RNA。一直以来，研究人员普遍认为，食物中的任何核糖核酸，都会在人体的消化系统中被完全降解掉，任何外源性的核糖核酸都不可能完整存在于动物和人的血液及组织器官中，更不可能发挥调控作用。不过，张辰宇他们新发现的这40种微小RNA经过消化道的历练却存活了下来，实属不易，却也令人惊异。

    其中，两种编号为156a和168a的尤为顽强，它们在人体中的浓度竟和人体内原本存在的微小RNA浓度相当。

这两种微小RNA可是大有来头的， 它们在大米和大白菜中的含量最为丰富，尤以生米中最多，哪怕在煮熟的米饭中还能剩下近4成。然而，和以前研究者结论不同的是，在张辰宇团队的实验检验中，168a在小麦中却不见踪迹。

科学家既已在人体内发现源自植物的微小RNA， 不免疑惑它们究竟来自哪里? 是否确实来自我们的日常饮食? 它们在动物和人体内又能起到什么作用呢?

    微小RNA跨越物种行使功能通过给小鼠喂大米(里面富含编号为168a的微小RNA)，科学家发现，小鼠血液和肝脏中的168a浓度值确实因饮食中168a的增加而增大了。

    课题组于是准备进一步研究动物体内增加的微小RNA，会对其产生怎样的影响。要预测植物微小RNA的增加对动物可能造成什么样的生理影响，我们得先明白微小RNA是如何工作的。在细胞里，DNA像写满遗传信息的蓝图，在适当的时候被“复印”成信使RNA (MRNA)，再由信使RNA去指导蛋白质的合成。微小RNA就像杀手，非常有目标地找到自己要“谋杀”的信使RNA，让它们没法继续变出蛋白质。与人类世界中的杀手不同，微小RNA找目标不靠照片，只要信使RNA上某些片段恰好能让它们结合上去，这些信使RNA就被视为该死的目标。那么，168a在动物体内的“谋杀”目标又是谁呢?

    经过序列比对，科学家们推测，168a在动物体内确实有一个信使RNA目标，这个信使RNA指导合成“绑架” 低密度脂蛋白(坏胆固醇)的蛋白，绑架者主要分布在肝脏中。也就是说，如果微小RNA168a在动物体内的浓度升高了，动物肝脏里的绑架者就少了，低密度脂蛋白的合成不受约束，在血液里的浓度就会慢慢累积变高。通过实验，课题组果然发现，吃了大米后，小鼠体内168a的浓度很快升高；几天之后，实验对象血液中的低密度脂蛋白(坏胆固醇)也增加了。

  或许有人会担心，既然植物的微小RNA这么厉害，可以逃过肠胃的消化、降解，“跑”到人体的血液和组织器官里调控我们的基因表达方式，为避免植物对人体的调控，我们是不是以后都不能吃植物性食物了。张辰宇认为，我们目前尚不用对此过于烦恼，因为微小RNA的调节还只是一种猜测。“这种现象要在人体内成立，还需进一步证明”。而且，“即使这种调节途径是存在的，我们在亿万年演化中也一直被调节着”，身体早已适应了。

    不过，他也强调，低密度脂蛋白胆固醇确实被认为是一种“坏” 胆固醇。如果小鼠里的结果真能推演到人类身上，这或许能解释为什么东方人虽然不胖，也会患糖尿病。因为一方水土养一方人— — 东方人以稻米为主食，西方人则以小麦为主食。在他的实验中， 能提高坏胆固醇含量的168a在小麦里并没有被检测出来。

    由于目前生物体的实验还仅仅处于小鼠阶段，很多问题人们尚不清楚，比如，微小RNA的跨“界” 调节到底是通过什么机制发生的。科学家目前所做的研究仅仅表明，植物或许存在这样一种途径，来对动物的身体进行调节。

    植物微小RNA可能如何作用于人体为了解被我们吃下去的植物微小RNA可能通过什么样的机制调控动物体，课题组还探讨了可能的机制。由于以前的实验证明，血液中的小囊泡可以把微小RNA装载起来，运送到身体其他部分，研究人员猜测，或许是小肠绒毛把游离在附近的来自植物的微小RNA吞进去，包裹进了

小囊泡，再释放到血管里。囊泡就能装载内容物随血液循环而行。当行至肝脏时，这些囊泡可能被肝细胞吸收，微小RNA由此被释放，结合它的目标信使RNA，进而使得低密度脂蛋白绑架者减少，血液里的坏胆固醇浓度升高。

这个过程听起来像侦探故事一样激动人心。

    然而要想通过实验来证明却非易事。直到现在，研究人员也未能在完整的生物体里证实这个猜想，只能说向这个方向做出了努力。他们把大量合成的168a微小RNA “喂” 给体外培养的(也就是在平皿里培养的)人上皮细胞(小肠绒毛就是种上皮细胞)。接着收集这些上皮细胞分泌的小囊泡。再转移给在另一个平皿里培养的肝脏细

胞。他们随后发现，168a所对抗的绑架者在肝脏细胞里的数量果然减少了。 ．

    尽管上述细胞实验确实证明了研究人员所猜想的机制是可行的，但它毕竟只是在相互分隔的两种培养细胞之间进行的，而不是在生物体的层面上完成的，所以这套机制只是被初步验证，远非确凿。想要准确说明植物微小RNA对人体的作用机制，还需要进一步的实验证明。不管怎样，可以相信的是， 在演化的尺度上， 虽然动物同植物共同走过的岁月短得无足挂齿，在分类学上， 它们也被归纳为完全不同的两个物种，但动物和植物一直在用各种方式共同影响、彼此渗透，甚至传递信息。植物不只是面临着被吃掉的命运，同样也可以影响、调控动物和人类。我们正绞尽脑汁，试图参透这中间千丝万缕的联系。或许微小RNA就是这样一个自然界互相交流、共进化、互相适应的分子调节区。

                                                                                                                                        责任编辑：赵菲

整理者题记：转基因安全性的基石，是基因物质的肠裂解为无害物质。植物微小RNA在血液中的发现，说明植物转基因的安全理论的基石是不牢固的，还需要慎重的证明！

    微小RNA跨越物种行使功能通过给小鼠喂大米(里面富含编号为168a的微小RNA)，科学家发现，小鼠血液和肝脏中的168a浓度值确实因饮食中168a的增加而增大了。

    MicroRNA(miRNA)是一类真核生物内源性的小分子单链RNA，通常为18～25 nt长，能够通过与靶mRNA特异性的碱基配对引起靶mRNA的降解或者抑制其翻译，从而对基因进行转录后的表达调控．近几年来，在动物细胞和植物组织中，上百种mRNA被陆续发现．这些小分子调控对RNA是从60～200 nt  的具有发夹状结构的前体中被切割出来而成熟的，在动物细胞中，miRNA基因的转录初产物(Pri-miRMA)很快被一种核糖核酸酶ⅢDmsha加工成为miRNA前体(pre—miRNA)，然后由细胞核转运至细胞质中，经另一种核糖核酸酶ⅢDicer识别剪切为成熟miIRNA．对这一过程进行了简要的综述，并且对植物HliRNA的成熟过程也进行了探讨．对miRNA的生物合成过程的深入了解，将有助于研究这一类起重要调控作用的RNA是如何行使功能的，从而进一步研究其在生长发育及各种疾病中所起的重要作用．