導入：
ソーク研究所へようこそ 治療が始まる場所 ポッドキャストでは、科学者がホストのアリー アクマルとブリタニー フェアとともに画期的な発見について話します。

アリー・アクマル：
私はソーク大学の植物生物学学部のメンバーであるジュリー・ロー准教授と一緒に来ています。 彼女は、DNA 上の化学タグが細胞の機構による遺伝子へのアクセスにどのような影響を与えるかを研究しています。 植物や動物の DNA は生涯を通じて変化しませんが、これらの化学修飾は変化し、生物がその基本的な DNA を変えることなく状況に適応できるようにします。 ジュリー・ロー、ようこそ 治療が始まる場所.

ジュリー・ロー：
素晴らしい。 アリーさん、本当に素敵な紹介をありがとうございました。 今日ここに来られてとても嬉しいです。

アリー・アクマル：
あなたは、エピジェネティック修飾として知られる、遺伝暗号への化学修飾を研究します。 これには、メチル基と呼ばれる化学タグを DNA に追加することも含まれます。これは、どの遺伝子をオンにするかオフにするかを指示する DNA に貼り付けられたポストイットのようなものです。 しかし、このすべての前に、生化学と生物物理学の学士号を取得し、その後寄生虫を研究して生化学の博士号を取得しました。 このすべてを貫く共通の糸口はあるのでしょうか?

ジュリー・ロー：
すべての研究には本当に共通のテーマがあり、私の興味は、多様な生物学的プロセスの調節において RNA が果たす役割を理解しようとすることから始まりました。

アリー・アクマル：
RNA は DNA のいとこに似ていますか?

ジュリー・ロー：
その通り。 情報の流れについては中心的な定説があります。 すべての情報は DNA コードに組み込まれており、細胞の機械がその指示を理解して使用できるように、他の言語に翻訳する必要があります。 そして、RNA はそれらの中間翻訳ステップの XNUMX つです。

ボイスオーバー：
言い換えれば、DNA にコード化された遺伝的指示が RNA にコピーされ、その後細胞のタンパク質工場に送られてタンパク質の組み立てが指示されます。 これは、料理本からお気に入りのカップケーキのレシピをスキャンして友人にメールで送信し、友人が自宅のキッチンでカップケーキを作るようなものです。 本は DNA、このコピーは RNA、カップケーキはタンパク質です。

ジュリー・ロー：
RNA はもともと DNA と機械の間の単なる仲介者のようなものでしたが、その後、何十年にもわたって多くの研究が行われ、RNA はそれ以外のさまざまなプロセスにおいて非常に基本的な役割を果たしていることがわかってきました。情報の最初の翻訳。 そうです、これらの RNA が DNA からの情報を直接翻訳する以外のプロセスにどのように使用されるかを理解することは、私が長い間興味を持ってきたことです。 そこで私は大学院生として、低分子RNAがミトコンドリア転写物の編集をどのように導くことができるかを研究しました。これは、ミトコンドリアタンパク質が適切に作られ、機能することを確認するための重要なステップです。

アリー・アクマル：
そしてミトコンドリアは細胞の発電所のようなものなのでしょうか？ そうですか？

ジュリー・ロー：
その通り。 そして、これらの RNA について興味深い点は、これらの RNA が実際にミトコンドリア RNA の配列をガイドし、新しい細胞機構によってタンパク質に適切に翻訳されるようにすることです。 したがって、この RNA 配列情報は、ミトコンドリアが適切に機能していることを確認する上で非常に重要な役割を果たしました。

アリー・アクマル：
わかった。 では、生物がエネルギーを得るのを助ける過程の段階が適切に機能していなかったのでしょうか？

ジュリー・ロー：
正しい。

アリー・アクマル：
わかった。 それがあなたの卒業研究でしたが、その後はどうなったのですか？

ジュリー・ロー：
大学院での研究の終わりに、私は小さな RNA が修飾を導くさまざまなプロセスを理解しようとすることに非常に興味を持ったので、RNA が他の RNA への修飾を導くことから、RNA が DNA の修飾を導くへと移行しました。

アリー・アクマル：
ああ、大丈夫。

ジュリー・ロー：
そして、私がポスドクとして最終的に研究することになったプロセスは、低分子 RNA がどのように DNA メチル化の標的をゲノムの特定の領域に導くことができるかということでした。

アリー・アクマル：
私の理解が正しければ、あなたが言っているのはこれらの RNA で、高校の生物学では通常、DNA がコピーされてタンパク質を作るために使われますが、これらの RNA 転写物が実際にやってくると言っているのです。 DNAに影響を与えることに戻ったのか？

ジュリー・ロー：
その通り。 したがって、ある種の RNA は、単にこの種の中間的な役割を担うのではなく、その中心的な定説とは非常に切り離された一種の生命を持っています。 その代わりに、DNA に戻って相互作用し、その DNA がどのように使用されるかを規制しています。

ボイスオーバー：
これがどれほど驚くべきことかを理解するには、カップケーキに例えると、レシピが戻ってきて、クックブックの特定のページが開かれるか、クックブックの特定のページへのアクセスが制限されるようなものです。

アリー・アクマル：
DNA 調節は非常に重要です。これは私たちの不変の暗号であると考えられていますが、体内のすべての細胞、または植物のすべての細胞が同じ DNA を持っているからです。 どの遺伝子がオンかオフかを制御することで、さまざまな種類の細胞が生まれるのです。 右？

ジュリー・ロー：
その通り。 だから私はそれを次のように考えるのが好きです あなた自身の冒険を選択してください [本]では、ゲノム全体があり、開発の過程を経るにつれて、これらのさまざまな修飾をどこに配置するかが決定され、それが細胞の軌道に影響を与えます。 を持っているときと同じように、 あなた自身の冒険を選択してください 本では、どのページに移動するかを決めるとき、一方通行の道を進むようなものです。

アリー・アクマル：
素晴らしい例えですね。 最終的にこの仕事を植物で行うことを選んだのはなぜですか? なぜ植物はこれらのプロセスを研究するのに特に適しているのでしょうか?

ジュリー・ロー：
はい。 DNA メチル化と、ヒストンと呼ばれる DNA をパッケージ化するタンパク質に対する多種多様な修飾は、さまざまな真核生物にわたって非常に高度に保存されています。

ボイスオーバー：
生物学において、何かが高度に保存されているということは、進化の過程でさまざまな種類の生物が長い間それを維持してきたため、それが重要であることを示します。 言い換えれば、DNA メチルタグとパッケージングタンパク質は生命にとって非常に重要です。

ジュリー・ロー：
したがって、なぜこれを植物で研究するのか、なぜ他のシステムで研究しないのかという大きな疑問があります。 強度は数倍です。 XNUMX つ目は、実行可能な遺伝子変異体を取得できるため、プロセスを操作できることです。 したがって、これを微調整すると、何が問題なのかを理解できます。 生存可能な生物という文脈では、それは多かれ少なかれ正常に発達しています。 そしてこれは、類似の摂動が胎児の致死や非常に重度の発達障害につながり、特定の物事の原因と結果を理解することが困難になる哺乳類のシステムとは大きく異なる状況です。 開発上の欠陥なのか、それとも改造上の欠陥なのか？

これが植物を研究するのに適したシステムにしている理由の XNUMX つです。 なぜなら、開発上の欠陥とは無関係に、非常に大きな摂動を作成し、その影響を研究できるからです。 そして、植物がこれに最適なシステムであるもう XNUMX つの理由は、植物の寿命が非常に短いため、複数の世代にわたって物事を観察し、大量の遺伝資源を得ることができるからです。 したがって、たとえば、植物ゲノムに新しいものを導入したり、植物ゲノムから何かを削除したりして、それがプロセスにどのような影響を与えるかを理解することができます。

アリー・アクマル：
しかし、そのプロセスは植物細胞と動物細胞で非常に似ていますよね? つまり、植物細胞を研究することで、動物細胞との関連性を実際に見つけることができるのです。

ジュリー・ロー：
はい。 非常に共有された機械セットと非常に共有されたプロセスがたくさんあります。 植物からの非常に初期の独創的な発見の多くは、哺乳類のシステムでも非常に類似していることが現在示されています。 したがって、植物生物学コミュニティで生成された情報は、他のシステムでの研究に情報を提供し、促進するのに実際に役立ちました。

アリー・アクマル：
うわー、本当にすごいですね。 そしてあなたはモデル工場で仕事をします シロイヌナズナ、そうですか？

ジュリー・ロー：
正しい。

アリー・アクマル：
そして、モデルプラントとは何か、そしてなぜこの特定のプラントがそれほど優れているのかについて説明していただけますか?

ジュリー・ロー：
はい。 したがって、科学の多くの分野では、さまざまな理由からモデル システムが使用されています。 ほとんどの場合、それは生物の組織がより単純であるためです。 たとえば、私たちがよく知っているかもしれないし、あまり知らないかもしれない木。 私たちは、について多くのことを知っています。 シロイヌナズナ モデル。 まず第一に、そのライフサイクルは非常に短いため、より迅速な発見が可能になります。 そして早い段階で、リソースを構築するために多くのコミュニティの取り組みが行われました。 私たちはゲノムの配列について多くのことを知っており、地理的位置が異なるとゲノムがどのように変化するか、またクロマチンマークの異なるパターンが異なる段階でどのように設定されるかについての情報もわかっています。

アリー・アクマル：
それは本当に興味深いですね。 仕事の中で答えようとしている大きな質問は何ですか?

ジュリー・ロー：
私たちが答えようとしている疑問のいくつかは、これらの DNA 修飾パターンで多様性がどのように生成されるかに関連しています。 細胞や細胞の種類が異なればメチル化のパターンも異なる可能性があるという考えを、あなたは以前に見事に紹介しましたね。 これは哺乳類の系やいくつかの異なる植物種において非常によく特徴付けられていますが、分裂するたびに DNA メチル化のパターンを変更したくないため、その多様性がどのように生成されるのかについてはほとんど理解されていません。 自分の中で後戻りしたくないのです。 あなた自身の冒険を選択してください [本]。

アリー・アクマル：
わかった。 うーん、うーん（肯定）。 それでこの質問が設定されます。 常に同じ情報を前の世代から新しい細胞にコピーしている場合、特定の生物全体を観察すると、実際にこれらのパターンに多様性が見られるのはなぜでしょうか? そして、この多様性は、植物全体を見れば目に見えるものなのでしょうか?

ジュリー・ロー：
たとえば、プラント モデルには次のようなケースがあります。 シロイヌナズナDNA 配列ではなく、メチル化が存在する場所のパターンに変化があれば、花の発育を遅らせることができます。 そのため、花が咲くまでの時間が長くなります。

アリー・アクマル：
ソークで取り組んでいることの XNUMX つは、植物利用イニシアチブです。 まずはそれについて少し話していただけますか。それが何なのか、そしてあなたの仕事が植物利用イニシアチブにどのように適合するかについてお話しいただけますか?

ジュリー・ロー：
「Harnessing Plants Initiative」には、ソーク大学の植物生物学教員全員が参加しており、私たちは専門知識を結集して、地球規模で重要な問題、もちろん気候変動に対処しようとしています。 したがって、この取り組みの主な目的は、大気から CO2 を排出し、気候変動を緩和する方法として植物と植物生物学を利用しようとすることです。 したがって、この取り組みにおける私たちの主な目標、あるいは主な目標の 2 つは、私たちの植物生物学の専門知識を利用して、列作物や被覆作物を操作して、より多くの炭素を土壌に蓄えることです。 そして、私たちが取っている戦略は、通常の光合成プロセス中に実際に大気からCO2を取り込むバージョンの植物を操作または品種改良しようとすることです。植物はそのCOXNUMXから炭素を取り出し、それを使用してバイオマスを構築します。植物。

アリー・アクマル：
うーん、うーん（肯定）。 わかった。

ジュリー・ロー：
もちろん、成長期の終わりに、植物が腐るときに、微生物の活動やそのようなものによって、多くの炭素が CO2 として大気中に再放出されます。 しかし、これらの炭素の一部は、簡単に分解されない分子の形で貯蔵されることがあり、その方法で土壌中に長期間留まることができます。 したがって、多くの成長サイクルの過程で、炭素とより安定した分子を土壌に閉じ込めることができます。 そして、それが全体的な目標です。

アリー・アクマル：
わかった。 そして、あなたの研究はこの目標にどのように適合しますか?

ジュリー・ロー：
はい、私の研究のこの取り組みと最も密接に連携している側面は、遺伝子制御を理解することです。 したがって、より多くの炭素をこれらの非常に長寿命の炭素貯蔵分子に送り込むことができる植物を特定または生成したい場合は、それらを呼び出すことができ、車輪を再作成する必要はありません。 CO2 の取り込みからこの炭素豊富な分子の生成までのプロセスのすべてのステップを設計する必要はありません。 あなたがしたいのは、プラントがそのプロセスを実行するために必要な機械を通常どのようにオンにするかを理解することです。 そこで私たちは、さまざまな種類の細胞における遺伝子制御と遺伝子制御プロセスについての理解を基に、その情報を活用して植物が通常どのようにこれらの分子を生成しているかを理解し、そのプロセスを強化して植物にさらに多くのことをさせようとしています。さらに、それらの分子を私たちが関心のある植物の部分に再割り当てすることもできます。

アリー・アクマル：
つまり、基本的には、炭素をこれらの形態に固定し、容易に分解されない形に固定する能力を高めたいということですか?

ジュリー・ロー：
正確に。

アリー・アクマル：
わかった。 とてもかっこいい。 ちょっとギアを切り替えて。 ソークに来たきっかけは何ですか？

ジュリー・ロー：
ソークはさまざまなレベルで本当に特別な場所です。 私にとって、大きな魅力の XNUMX つは、植物生物学プログラムと遺伝子制御エピジェネティクスを研究するプログラムの両方の強みでした。 これらのプロセスを独立して研究しているところはたくさんありますが、それらのプロセスに関連する多様な種や生物の研究をまとめているところはほとんどありません。 したがって、世界的に有名な植物生物学研究所に参加しながら、がんにおけるエピジェネティクスの役割やゲノム安定性におけるゲノム構造の役割を研究している人々に囲まれることは、本当にユニークな機会でした。 私は、さまざまな角度から、さまざまな生物のプロセスを研究することで、科学に対する素晴らしい視点を得ることができるというこの考えに本当に惹かれました。そのような多様性を尊重する場所があることは、私にとって本当に魅力的でした。

アリー・アクマル：
ソークにいる今、人種や分野を超えて人々とそのような会話をしていることに気づきましたか?

ジュリー・ロー：
ああ、そうです。 ずっと。

ボイスオーバー：
ローの研究室が取り組んだ、異種間でのちょっとした試みは、動物細胞が植物タンパク質を作るかどうかを調べることでした。 ここで彼女に聞いてみました。

アリー・アクマル：
何をしようとしていたのですか？ それが可能かどうか見てみましょう?

ジュリー・ロー：
ああ、確かにそれは可能でした。 私たちは、植物の特定のもので見つかったタンパク質がそうであるかどうか、その機能が進化を通じて保存されているかどうかを知りたかったのです。 そこで、特定のタンパク質が植物のシグナル伝達応答に関与していることを発見した後、それが実際に哺乳類細胞のシグナル伝達プロセスの一部を再現できるかどうかを知りたいと考えました。

アリー・アクマル：
おお！ では、植物のコミュニケーションプロセスに関与するタンパク質があり、それが動物細胞でも同じ機能を持つかどうかを確認したいと考えたのですね。

ジュリー・ロー：
正しい。

アリー・アクマル：
そして、それができたことがわかりましたか？

ジュリー・ロー：
私たちはしませんでした…しかし、それは楽しい実験でした [笑い].

アリー・アクマル：
あなたはいつも科学に興味がありましたか?

ジュリー・ロー：
私は常に科学と数学、そして科学全般に興味がありましたが、研究室で働き、新しい発見をして報酬を得ることができるということに気づいたのは大学の終わりになってからでした。 私は、人々が病院などの研究室で働いていることを知っていた経験がありましたが、それを促進する基礎科学研究エンジン全体が存在するという考えは、私には隠されていました。

アリー・アクマル：
どのようにしてそれを発見したのですか？

ジュリー・ロー：
私が大学の XNUMX 年目か XNUMX 年目のころ、夏期インターンシップで研究室で研究をする機会があり、それによってさまざまな可能性すべてに対して心を開くことができました。 そして実際、それが私に前修士課程から生化学と生物物理学の学位への転向を決意させた理由です。

アリー・アクマル：
なんて面白い！ それはあなたにとって絶対に正しい決断だったと思いますか?

ジュリー・ロー：
そうそう。 本当に気に入りました。 私は最初から研究室に夢中でした。

アリー・アクマル：
それは研究そのものでしょうか、それとも合議制でしょうか、あるいは多くの研究室は家族のようなものですか?

ジュリー・ロー：
確かに研究室の家族的な雰囲気だったと思います。 学部生のとき、おそらく多くの人たちと同じように、私が科学に夢中になったとき、実験は実際にはうまくいきませんでした。 知的空間でのプロセスとアイデアについては紹介されましたが、実際にやろうとしていたことは実際には機能しませんでした。 つまり、すべての実験が失敗に終わったにもかかわらず、私がまだ研究室で働くのが好きだったということは、良い兆候だったのだと思います。

アリー・アクマル：
[笑う] そしてそれは科学における本当に重要な教訓です。 右？ おそらく、ほとんどの実験はうまくいかないでしょう。

ジュリー・ロー：
一度何かを学べば、それがうまくいくかどうかにかかわらず、それは完璧な実験のようなものです。 あなたが何かをして、それがうまくいけば、それはあなたに何かを教えてくれますし、それがうまくいかなかったら、それはあなたにも何かを教えてくれます。

アリー・アクマル：
それで、それはWin-Winですか？

ジュリー・ロー：
Mm-hmm（肯定）。

アリー・アクマル：
仕事以外でどのようなことを楽しんでいますか?

ジュリー・ロー：
私はアウトドアが好きです。 私はキャンプをしたりバイクに乗ったりして育ちましたが、

アリー・アクマル：
ああすごい！

ジュリー・ロー：
スポーツの集まり。 今はあまりそんなことはしませんが、それでもハイキングやアウトドアが好きです。

アリー・アクマル：
バイクでオフロードを走りましたか？

ジュリー・ロー：
そう、オフロードです。

アリー・アクマル：
ああすごい！ わかった。 それはとても冒険的ですね。

ジュリー・ロー：
はい。 私はそれをやって育っただけだと思う​​ので、それがそれほど冒険的であるとは考えていませんでしたが、そうです。 今振り返ると、かなり楽しかったなと思います。

アリー・アクマル：
ひどい汚れはありましたか？

ジュリー・ロー：
ああ、はい、もちろんです。 はい。 一度、たくさんの人が見ている中、木にぶつかったことがある。 それで、それはかなり恥ずかしかったです。

アリー・アクマル：
[笑う] なんてこった。 朝起きると研究室に来るのが楽しみになるのは何ですか、それとも夜寝にくくするのは何ですか?

ジュリー・ロー：
はい。 今すぐ研究室に来ることにワクワクできたらいいのに [笑う]。 私たちは皆、この制限された対話モードに陥っているようなものです。 在宅勤務をする前は、会社に入って、人々が何をしているのか、その日何が起こるのかを見るのは、いつもとても刺激的だったと思います。 それから夜も徹して、すべての論文を提出し、すべての資金を集め、すべてのプレゼンテーションを準備するといういつものことです。 科学を前進させるために必要なやるべきことのリストは際限なくあり、やりたいことをすべてやるのに XNUMX 日のうちに十分な時間はありません。

アリー・アクマル：
しかし、それでも科学分野でのキャリアを人々に勧めますか?

ジュリー・ロー：
ああ、そうです。 大好きです。 これらはあなたを元気づけるためのものですが、それが悪いことだからではなく、やるべきことがたくさんあるので、達成したいことすべての実行リストが常に頭の中にあるからです。

アリー・アクマル：
そして、一つ気になるのは、女性は生物学の分野で過小評価されているわけではありませんが、あなたはこの種の数学、物理学、生物学の背景を持っており、これは少し珍しいことです。それでは、科学、そして物理学のような「より難しい」科学に興味がある女性に何かアドバイスはありますか?

ジュリー・ロー：
はい。 私の場合は、いつもそれが好きでした。 いつも惹かれていました。 思い返してみると、女性が私だけというコースはなかったと思いますが、確かに少数派でした。 しかし、私は人々にあなたの情熱に従うことを勧めたいと思います。 本当に興味があるのなら、自分にはそれができないとか、やるべきではないとか、他人に納得させてはいけません。 自分の情熱に従ってください。

アリー・アクマル：
そうですね、締めくくりにとても良い言葉のように聞こえます。 本日はご参加いただきまして誠にありがとうございます。

ジュリー・ロー：
本当にありがとう、アリー。

エンディング：
次回は、さらに最先端のソーク科学についてご紹介します。 ソークでは、世界的に有名な科学者が協力して、がんからアルツハイマー病、老化から気候変動に至るまで、大きく大胆なアイデアを研究しています。 治療が始まる場所 は、ソーク研究所のコミュニケーション局の制作です。 今日議論された研究について詳しく知りたい場合は、salk.edu/podcast にアクセスしてください。