科学家发现了水熊虫DNA不受损的秘密:Dsup蛋白质立功

2019年10月07日 13:28 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

近年来,科学家已经对缓步动物(tardigrade)展开了许多有趣的研究,结果发现它们的生命力异常顽强。即便是海底最黑暗的角落、缺氧环境、甚至随航天器坠落到月球上,都不大可能对它们的生命造成威胁。其身形通常不超过 1mm,拥有极其坚韧的特性。而在缓步动物门中,最为人们所熟知的,莫过于“水熊虫”了。

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水熊虫资料图(来自:维基百科

研究已经证实,水熊虫能够在极端条件下进入悬浮和极度脱水的状态。此事它们的新陈代谢会脱水暂停,直到周围环境重新变得适合正常生活。

脱水生物的这一能力,使之能够承受 150℃(302℉)的高温、以及 -272℃(-457.6℉)的低温。此前,科学家们曾在太空的真空环境下进行过类似的实验。

八月份的时候,当一架载有生物的以色列航天器在月球上坠落时,许多人猜测它们仍然可以在地球的唯一一颗天然卫星上存活下去。

此外,缓步动物的另一特征,就是可承受对正常人类 DNA 有害的辐射水平。在 2016 年的一项研究中,科学家找到了水熊虫的这一秘密。

具体说来是,缓步动物拥有一种独特的损伤抑制(Dsup)蛋白质,能够极大地提升其 DNA 对电离辐射的抗性,否则可能导致其基因的突变。在人工培养的细胞中添加 Dsup,亦可重现类似的抗性。

现在,加州大学圣迭戈分校的科学家们,已经对这一现象背后的机理展开了深入的研究。该团队使用了一系列先进的生化技术,从中获得了有关缓步动物如何转入脱水生存模式的一些有趣见解。

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(图自:eLife,via New Atlas

研究发现,Dsup 蛋白与细胞内称为染色质的蛋白和 DNA 物质结合在一起。一旦与染色质结合,即可产生保护性的“云层”,特点是能够排斥所谓的羟基自由基。

这些粒子会在电离辐射(如 X 射线)遇到水分子时产生,算是细胞内 DNA 损伤的一大杀手。最终,该团队对 Dsup 如何保护细胞免受 X 射线照射,给出了分子层面上的一番解释。

该校生命科学教育与研究中心知名教授、兼 Amylin 基金会主席的 Kadonaga 表示:“我们看到它有两个部分,其中一部分与染色质结合,其余部分则形成了一种保护 DNA 免受羟基自由基侵害的云状物质”。

当然,羟自由基还可通过其它方式形成。不过新发现有望在生物技术领域产生更有益的影响,比如利用新知识开发出能够在各种环境下生存的更耐用细胞。

Kadonaga 指出:“理论上,优化版本的 Dsup 可在不同类型的细胞中保护 DNA,增加这些细胞的存活率是很有益的”。有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《eLife》期刊上。

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