科學家發現了水熊蟲DNA不受損的秘密:Dsup蛋白質立功
近年來,科學家已經對緩步動物(tardigrade)展開了許多有趣的研究,結果發現它們的生命力異常頑強。即便是海底最黑暗的角落、缺氧環境、甚至隨航天器墜落到月球上,都不大可能對它們的生命造成威脅。其身形通常不超過1mm,擁有極其堅韌的特性。而在緩步動物門中,最為人們所熟知的,莫過於“水熊蟲”了。
水熊蟲資料圖(來自:維基百科)
研究已經證實,水熊蟲能夠在極端條件下進入懸浮和極度脫水的狀態。此事它們的新陳代謝會脫水暫停,直到周圍環境重新變得適合正常生活。
脫水生物的這一能力,使之能夠承受150℃(302℉)的高溫、以及-272℃(-457.6℉)的低溫。此前,科學家們曾在太空的真空環境下進行過類似的實驗。
八月份的時候,當一架載有生物的以色列航天器在月球上墜落時,許多人猜測它們仍然可以在地球的唯一一顆天然衛星上存活下去。
此外,緩步動物的另一特徵,就是可承受對正常人類DNA 有害的輻射水平。在2016 年的一項研究中,科學家找到了水熊蟲的這一秘密。
具體說來是,緩步動物擁有一種獨特的損傷抑制(Dsup)蛋白質,能夠極大地提升其DNA 對電離輻射的抗性,否則可能導致其基因的突變。在人工培養的細胞中添加Dsup,亦可重現類似的抗性。
現在,加州大學圣迭戈分校的科學家們,已經對這一現象背後的機理展開了深入的研究。該團隊使用了一系列先進的生化技術,從中獲得了有關緩步動物如何轉入脫水生存模式的一些有趣見解。
研究發現,Dsup 蛋白與細胞內稱為染色質的蛋白和DNA 物質結合在一起。一旦與染色質結合,即可產生保護性的“雲層”,特點是能夠排斥所謂的羥基自由基。
這些粒子會在電離輻射(如X 射線)遇到水分子時產生,算是細胞內DNA 損傷的一大殺手。最終,該團隊對Dsup 如何保護細胞免受X 射線照射,給出了分子層面上的一番解釋。
該校生命科學教育與研究中心知名教授、兼Amylin基金會主席的Kadonaga表示:“我們看到它有兩個部分,其中一部分與染色質結合,其餘部分則形成了一種保護DNA免受羥基自由基侵害的雲狀物質”。
當然,羥自由基還可通過其它方式形成。不過新發現有望在生物技術領域產生更有益的影響,比如利用新知識開發出能夠在各種環境下生存的更耐用細胞。
Kadonaga 指出:“理論上,優化版本的Dsup 可在不同類型的細胞中保護DNA,增加這些細胞的存活率是很有益的”。有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《eLife》期刊上。