科学家正尝试将水熊虫蛋白植入人类细胞
冷冻它们、加热它们、把它们炸到虚空中;这些被称为"水熊虫"的顽强生物的生存技能与地球上任何其他生物都不同,它们能够承受压力的部分原因是它们能够把内脏变成凝胶,但这种新陈代谢保护行为背后的机制还不清楚。
怀俄明大学的研究人员领导的一项新研究发现,在人体细胞中表达关键的水熊虫蛋白会减缓新陈代谢,这为了解这些难以被杀死的无脊椎动物如何在最极端的条件下生存提供了重要的启示。
研究小组重点研究了一种名为CAHSD的特殊蛋白质,众所周知,这种蛋白质可以防止极端干燥(脱水)。通过各种方法,研究人员展示了CAHSD在受到压力时如何转变成凝胶状,从而保护分子并防止干燥。
研究人员在发表的论文中写道:"这项研究深入揭示了水熊虫以及其他潜在的耐干燥生物是如何利用生物分子凝结在干燥环境中存活下来的。除了应激耐受性,我们的研究结果还提供了一条途径,可以围绕诱导细胞甚至整个生物体的生物稳态来开发技术,从而延缓衰老并增强储存和稳定性。"
迟发型生物已经证明,它们可以在酷热和严寒的环境中生存,可以在对人类致命的高辐射环境中生存,也可以在长期缺水的环境中生存--水通常是生命的必需品。它们甚至可以在太空中生存。
先前的研究揭示了水熊虫历经数亿年积累起来的令人印象深刻的生存技巧。从根本上说,在CAHSD的帮助下,它们非常善于减缓生命进程,而这对人类细胞也可能有用。
怀俄明大学的分子生物学家西尔维娅-桑切斯-马丁内斯说:"令人惊讶的是,当我们将这些蛋白质引入人体细胞时,它们会凝胶化,减缓新陈代谢,就像在水熊虫体内一样。当把含有这些蛋白质的人类细胞置于生物静止状态时,它们会变得更能抵抗压力,从而把水熊虫的一些能力赋予人类细胞。"
在未来的某一天,我们也许能找到方法,将这种惊人的水熊虫复原力传递给我们自己的细胞和组织,从而有可能减缓生物衰老,并有助于在低温条件下安全储存细胞的治疗,例如器官移植。
要利用这种能力的转移,还需要大量的进一步研究,目前已经在进行一些研究,探讨水熊虫蛋白能否稳定用于治疗遗传疾病的重要血液制品。早期迹象表明,在多个领域,包括当环境压力存在时,这种蛋白质会被智能地激活,而当环境压力不存在时,这种蛋白质又会失活。
怀俄明大学分子生物学家托马斯-布斯比(ThomasBoothby)说:"当压力得到缓解时,水熊虫凝胶就会溶解,人体细胞就会恢复正常的新陈代谢。"
这项研究发表在《蛋白质科学》上。
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