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アミロイドは、アルツハイマー病の脳にたまるタンパク質の塊として知られている。そのアミロイドと同じ形の線維が、精液の中で RNA をつかまえ、精子の中に運び込み、受精卵にまで届けていた。コロンビア大学ザッカーマン研究所のウィリアム・マレン（William Mallen）さんとアンソニー・フィッツパトリック（Anthony Fitzpatrick）さんらが、マウスなどの実験で確かめ、Molecular Cell に発表した。
精子が運ぶのは DNA だけではない
精子は父親の DNA を卵に届ける細胞だが、積み荷はそれだけではない。小さな RNA も一緒に卵に入る。RNA には、タンパク質の設計図を写し取ったものもあれば、遺伝子の働きを調節するものもあって、受精直後の胚の発生に関わる可能性がある。マウスでは、インスリン抵抗性のような代謝の性質が父親から子に伝わることが近年報告されていて、その運び手として精子の RNA が疑われている。
不思議なのは、その RNA の一部が、もともと精子の外、つまり精液の側にあるらしいことだ。精子の外の RNA が、どうやって精子の中に入るのか。チームが目をつけたのが、精液の中にある線維だった。
積み荷が、自分の乗り物を組み立てる
チームが調べたのは、前立腺が作る酵素「前立腺酸性ホスファターゼ（PAP）」の小さな断片だ。この断片はプラスの電気を帯びていて、マイナスの電気を帯びた RNA と引き合う。試験管で両者を混ぜると、くっついて小さな滴になり、その滴が RNA を抱え込んだ線維に育った。線維の形は、アミロイドと呼ばれるタンパク質の積み重なり方そのものだった。
おもしろいのは、PAP の断片だけでは溶けたままで線維にならず、RNA を足すと集まりはじめ、線維になる速さも上がったことだ。運ばれる側の RNA が、自分を運ぶ線維の組み立てを手伝っていた。フィッツパトリックさんは ScienceAlert に、積み荷が乗り物を組み立てている、と話している。
念のため書いておくと、この線維はアルツハイマー病でたまるアミロイドβとは別のタンパク質からできている。健康な男性の精液の中で、細胞の外にでき、またほどけることもある。アミロイドは「アミロイドβの塊」だけを指す言葉ではなく、タンパク質が板を重ねるように並んで線維になった構造の名前で、体の中で役目を持っている例が次々に見つかっている。ヒトの精液でも、アミロイド線維を含む成分の中に小さな RNA が見つかり、その多くは転移 RNA（タンパク質を組み立てるときに働く RNA）の断片だった。
線維は、精子の奥まで入っていた
線維と RNA が一緒にあるだけでは、線維が精子の中に入る証拠にはならない。顕微鏡の撮り方によっては、細胞の表面に貼りついた線維が、中にあるように見えてしまうからだ。
そこでチームは、人工的に作った線維に金の小さな粒を付けて目印にし、細胞を凍らせて立体的に撮影するクライオ電子線トモグラフィーで、ウシの精子を調べた。ウシの精子は大きいので細かく見やすい。すると、金の粒の付いた線維が精子の中に写っていた。ほかの電子顕微鏡や、生きた細胞の撮影でも同じ結果が出て、ヒトとマウスの精子も線維を取り込むことが分かった。
マレンさんは、精子の中に線維が見えたときは本当に驚いた、と話している。フィッツパトリックさんにとっての「2つ目の驚き」は、精子が線維を丸ごと取り込み、尾から中片部を通って頭まで、細胞の奥へ運んでいく様子だったという。
受精卵で、光るタンパク質が10倍以上
上の絵は想像図だ。実験はそこで終わらず、マウスの体外受精に進んだ。受精の前に、ヒトの PAP 断片から作った線維をマウスの精子に与えておくと、受精してできた2細胞期の胚の中から、そのヒトのタンパク質の断片が見つかった。
線維が運んだ RNA が胚に届いたかどうかも確かめた。炭素と窒素を重い同位体に置き換えた RNA を線維に載せておき、重さで分子を見分ける方法で追うと、線維があるときのほうが、胚に届いた目印つきの RNA が多かった。
届いた RNA が働くかも試した。緑色に光るタンパク質の設計図を書いた RNA を使うと、線維と一緒に与えた精子からできた胚は、線維なしで同じ RNA を与えた精子からできた胚より、少なくとも10倍多く光るタンパク質を作っていた。RNA は届いただけでなく、胚の中で読まれていた。
上の絵も想像図である。別の試験管の実験では、クラステリンというタンパク質が、線維から RNA が離れるのを早めた。クラステリンは胚の中にもあったが、胚の中で RNA を放す役を本当に担っているのかは、まだ確かめられていない。
まだ分かっていないこと
この研究が示したのは、精液の中の RNA が、線維に乗って精子に入り、さらに胚まで届く「通り道」がありうる、ということだ。ただし、胚まで届ける実験は、マウスと、人工的に作った線維と、外から足した RNA の組み合わせで行われている。フィッツパトリックさんは、自然にできる線維が、ふだん運んでいる RNA と一緒に胚で何かを変えるのかは、まだ示せていないと認めている。ヒトの胚や自然な受精は調べていないし、精子がどれだけ線維を取り込むかの見積もりは、測り方によってばらついた。
胚に入った線維がその後どうなるのかも分かっていない。分解されるのか、そのまま残るのか、さらに別のタンパク質を集める種になるのか。フィッツパトリックさんは、そのどれなのかは分からないと話している。
マレンさんは、父親の側から伝わる代謝の性質を RNA が運んでいるという考えにつなげて、エピジェネティクス（DNA の配列を変えずに遺伝子の働きを変える仕組み）による病気の伝わり方が分かれば、予防や治療に近づけるかもしれない、と話す。もう1つの見込みは道具としての使い道で、RNA を細胞の中に送り込む新しい方法の設計に役立つ可能性がある。アルツハイマー病の「目印」として知られてきた構造が、生命の始まりの場面で運び屋をしていたかもしれない。分かったのは、まずその通り道の入り口までだ。
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