科學家正嘗試將水熊蟲蛋白植入人類細胞
冷凍它們、加熱它們、把它們炸到虛空中;這些被稱為”水熊蟲”的頑強生物的生存技能與地球上任何其他生物都不同,它們能夠承受壓力的部分原因是它們能夠把內臟變成凝膠,但這種新陳代謝保護行為背後的機制還不清楚。
懷俄明大學的研究人員領導的一項新研究發現,在人體細胞中表達關鍵的水熊蟲蛋白會減緩新陳代謝,這為了解這些難以被殺死的無脊椎動物如何在最極端的條件下生存提供了重要的啟示。
研究團隊重點研究了一種名為CAHS D的特殊蛋白質,眾所周知,這種蛋白質可以防止極端乾燥(脫水)。透過各種方法,研究人員展示了CAHS D 在受到壓力時如何轉變成凝膠狀,從而保護分子並防止乾燥。
研究人員在發表的論文中寫道:「這項研究深入揭示了水熊蟲以及其他潛在的耐乾燥生物是如何利用生物分子凝結在乾燥環境中存活下來的。除了壓力耐受性,我們的研究結果還提供了一條途徑,可以圍繞誘導細胞甚至整個生物體的生物穩態來開發技術,從而延緩衰老並增強儲存和穩定性。”
遲髮型生物已經證明,它們可以在酷熱和嚴寒的環境中生存,可以在對人類致命的高輻射環境中生存,也可以在長期缺水的環境中生存–水通常是生命的必需品。它們甚至可以在太空中生存。
先前的研究揭示了水熊蟲歷經數億年累積起來的令人印象深刻的生存技巧。從根本上說,在CAHS D 的幫助下,它們非常善於減緩生命進程,而這對人類細胞也可能有用。
懷俄明大學的分子生物學家西爾維亞-桑切斯-馬丁內斯說:”令人驚訝的是,當我們將這些蛋白質引入人體細胞時,它們會凝膠化,減緩新陳代謝,就像在水熊蟲體內一樣。當把含有這些蛋白質的人類細胞置於生物靜止狀態時,它們會變得更能抵抗壓力,從而把水熊蟲的一些能力賦予人類細胞。”
在未來的某一天,我們也許能找到方法,將這種驚人的水熊蟲復原力傳遞給我們自己的細胞和組織,從而有可能減緩生物衰老,並有助於在低溫條件下安全儲存細胞的治療,例如器官移植。
要利用這種能力的轉移,還需要大量的進一步研究,目前已經在進行一些研究,探討水熊蟲蛋白能否穩定用於治療遺傳疾病的重要血液製品。早期跡象表明,在多個領域,包括當環境壓力存在時,這種蛋白質會被智慧地激活,而當環境壓力不存在時,這種蛋白質又會失去活性。
懷俄明大學分子生物學家 Thomas Boothby說:”當壓力緩解時,水熊蟲凝膠就會溶解,人體細胞就會恢復正常的新陳代謝。”
這項研究發表在《蛋白質科學》。